Как найти коэффициент обтекаемости - Autoru.top

Фактор
обтекаемости
,
кг/м, рассчитывают по формуле

,
(2.16)

где
–
коэффициент обтекаемости, кг/м³
(Нс²/м⁴);
–
площадь Миделя, м².

Коэффициент
обтекаемости приведен в таблице 2.4 2.

Таблица
2.4 – Коэффициент обтекаемости АТС
различных типов

Тип АТС	, кг/м³
Легковые автомобили	0,20 0,35
Автобусы капотной компоновки	0,45 0,55
Автобусы вагонной компоновки	0,35 0,45
Бортовые грузовые автомобили	0,50 0,70
Фургоны	0,50 0,60
Цистерны	0,55 0,65
Автопоезда	0,85 0,95

Площадь
Миделя –
лобовую площадь, равную площади проекции
автомобиля на плоскость, перпендикулярную
его продольной оси
,
м²,
для грузовых и легковых АТС соответственно,
приближенно можно определить по формулам

;
(2.17)

,
(2.18)

где
–
колея АТС, м;
–
габаритная высота АТС, м;
–
габаритная ширина АТС, м;
–
коэффициент заполнения площади.

Коэффициент
заполнения площади
= 0,83.

2.4 Выбор кпд трансмиссии

КПД
механической трансмиссиипринимают в зависимости от типа АТС и
типа главной передачи (таблица 2.51).

Таблица 2.5 – КПД
механической трансмиссии

Легковые АТС

Грузовые
АТС и автобусы

Много-

приводные АТС

классической
компоновки

передне-приводные

с
одинарной

главной

передачей

с двойной главной

передачей

0,92

0,95

0,9

0,86

0,84

2.5 Выбор частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности

Для
построения внешней скоростной
характеристики двигателя необходимо
также задать частоту вращения коленчатого
вала двигателя при максимальной
мощности
,
об/мин (таблица 2.6)2.

Таблица
2.6 – Частота вращения коленчатого вала
при максимальной мощности для двигателей
различных типов

Бензиновые двигатели	Дизели
легковые АТС	грузовые АТС и автобусы	легковые АТС	грузовые АТС и автобусы
4500 6000	3000 4600	3500 4600	2000 3200

2.6 Выбор шин и определение радиуса колеса

Размер
шин и радиус колеса выбирают по
соответствующему стандарту в зависимости
от наибольшей нагрузки на колесо и
максимальной
скорости движения автомобиля.

Нагрузку
на одно колесо моста
,
кг, рассчитывают по
формуле

,
(2.19)

где

–
нагрузка на мост, кг;
–
число колес на мосту.

Затем,
с учетом заданной максимальной скорости
движения АТС, по ГОСТ 4754-97 и ГОСТ 5513-97
выбирают параметры шин: обозначение,
статический радиус, максимально
допустимые нагрузку и скорость.

В
дальнейших расчетах динамический радиус
колеса и радиус качения принимают
равными статическому радиусу.

3 Тяговый расчет

Соседние файлы в папке Для_АПб

#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
10.05.201533.79 Кб91ВСХ.xls
#

Источник

Коэффициент обтекаемости АТС различных типов

Таблица 2.4

Определение фактора обтекаемости

Распределение полной массы по мостам

Коэффициент снаряженной массы легковых АТС

Таблица 2.3

Коэффициент снаряженной массы городских автобусов

Таблица 2.2

Коэффициент снаряженной массы грузовых АТС

Таблица 2.1

Примечание: Vh – рабочий объем двигателя, л.

Массу пассажира принимают [2] Мп = 75 кг.

Для грузовых АТС [2]:

— грузоподъемностью до 5 тонн – Z = 1;

— грузоподъемностью более 5 тонн – Z = 2.

Норму багажа принимают [3]:

— для грузовых АТС и городских автобусов – Нб = 5 кг/чел;

— для междугородних автобусов – Нб = 15 кг/чел;

— для легковых АТС – Нб = 10 кг/чел.

Распределение полной массы по мостам необходимо знать для выбора шин и определения по их размерам радиусов колес, а также для определения максимально возможной по сцеплению тяговой силы, величина которой используется при выборе передаточного числа низшей передачи трансмиссии.

Для грузовых АТС распределение нагрузки между мостами зависит главным образом от того, для каких дорог предназначен автомобиль.

У грузовых АТС, предназначенных для эксплуатации по дорогам всех категорий (I ÷ V), массу, приходящуюся на задний мост М2, кг, можно определить по формуле:

Для АТС повышенной проходимости с колесной формулой 4×4 и 6×4, 6×6 (масса, приходящаяся на балансирную тележку) соответственно:

У легковых автомобилей распределение полной массы по мостам зависит в основном от компоновки.

У автомобилей переднеприводной компоновки:

Распределение полной массы у автобусов в основном зависит от их назначения.

У автобусов местного сообщения:

Для микроавтобусов распределение полной массы находят аналогично легковым автомобилям.

Нагрузку, приходящуюся на передний мост М1, кг, рассчитывают по формуле:

Фактор обтекаемости W, кг/м, рассчитывают по формуле:

где K – коэффициент обтекаемости, кг/м3 (Н·с2/м4); F – площадь Миделя, м2.

Коэффициент обтекаемости приведен в таблице 2.4 [2].

Площадь Миделя – лобовую площадь, равную площади проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси F, м2, для грузовых и легковых АТС соответственно, приближенно можно определить по формулам:

где B – колея АТС, м; Hг – габаритная высота АТС, м; Вг – габаритная ширина АТС, м; α – коэффициент заполнения площади.

Коэффициент заполнения площади α = 0,8 [3].

Источник

Определение фактора обтекаемости автомобиля

При движении автомобиля в неподвижной воздушной среде сила сопротивления воздуха Pw определяется по формуле:

(31)

где: k_w– коэффициент обтекаемости, Н*с 2 /м 4 ;

F_А – площадь лобового сопротивления, м 2 ;

V – скорость движения автомобиля, м/с.

Коэффициент обтекаемости k_w зависит от формы кузова и углов натекания и стекания воздушного потока. Обычно коэффициент обтекаемости определяют экспериментально, он численно равен силе сопротивления воздуха в ньютонах, создаваемой 1м 2 лобовой площади автомобиля при его движении со скоростью 1 м/с.

Лобовой площадью называют площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля. Определить точное значение лобовой плоскости легкового автомобиля довольно сложно из-за сложной формы его поперечного контура.

Площадь лобового сопротивления с достаточной степенью точности (погрешность не более 10%) можно определить следующим образом:

Для легкового автомобиля:

(32)

Для грузового автомобиля:

(33)

где: В_А – наибольшая ширина автомобиля, м;

Н_А – наибольшая высота автомобиля, м.

При расчетах силы сопротивления воздуха определяют место приложения данной силы, так называемый центр парусности.

Точное положение центра парусности автомобиля определяется опытным путем в аэродинамической трубе. Для приблизительных расчетов принимают высоту центра парусности, равную половине высоты автомобиля.

Проводим аналогичные расчеты для других значений и полученные данные сводим в таблицу 11.

Таблица 11 – Значение силы сопротивления воздуху

n,об/мин	UI	UII	UIII	UIV	UV	Uз.х.
0,322798	1,108111	2,291262	4,30047	6,395702	0,321036
1,29119	4,432446	9,165049	17,20188	25,58281	1,284144
2,905178	9,973003	20,62136	38,70423	57,56132	2,889324
5,16476	17,72978	36,66019	68,80752	102,3312	5,136576
8,069938	27,70279	57,28155	107,5117	159,8925	8,0259
11,62071	39,89201	82,48544	154,8169	230,2453	11,5573
15,81708	54,29746	112,2718	210,723	313,3894	15,73076
20,65904	70,91914	146,6408	275,2301	409,3249	20,5463
26,1466	89,75703	185,5922	348,3381	518,0518	26,00392
32,27975	110,8111	229,1262	430,047	639,5702	32,1036
39,0585	134,0815	277,2427	520,3569	773,8799	38,84536
46,48284	159,5681	329,9417	619,2677	920,9811	46,22918
54,55278	187,2708	387,2233	726,7794	1080,874	54,25508

Мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха определяется по следующей формуле:

(34)

Проводим аналогичные расчеты для других значений и полученные данные сводим в таблицу 12.

Таблица 12 – Значение мощности, необходимой для преодоления силы сопротивления в кВт.

n об/мин	UI	UII	UIII	UIV	UV	Uз.х.
0,23377	1,486856	4,420852	11,36757	20,61703	0,231859
1,870161	11,89485	35,36682	90,94057	164,9363	1,854874
6,311795	40,14512	119,363	306,9244	556,6599	6,2602
14,96129	95,15881	282,9345	727,5246	1319,49	14,83899
29,22127	185,857	552,6065	1420,946	2577,129	28,98241
50,49436	321,161	954,9041	2455,395	4453,279	50,0816
80,18317	509,9917	1516,352	3899,077	7071,642	79,52773
119,6903	761,2705	2263,476	5820,197	10555,92	118,7119
170,4185	1083,918	3222,801	8286,96	15029,82	169,0254
233,7702	1486,856	4420,852	11367,57	20617,03	231,8593
311,1481	1979,006	5884,154	15130,24	27441,27	308,6047
403,9549	2569,288	7639,233	19643,16	35626,23	400,6528
513,5931	3266,623	9712,612	24974,55	45295,62	509,3948

Значение коэффициента обтекаемости приведены в таблице 13.

Таблица 13 – Значение коэффициента обтекаемости

Автотранспортное средство	k_w
Легковые автомобили	0,2…0,35
Автобусы капотной компоновки	0,45…0,55
Автобусы вагонной компоновки	0,35…0,45
Бортовые грузовые автомобили	0,5…0,7
Грузовые автомобили с кузовом «фургон»	0,5…0,6
Автомобили-цистерны	0,55…0,65
Автопоезда	0,85…0,95
Спортивные автомобили	0,15…0,2

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник

Проект легкового автомобиля, грузоподъемностью 4 человека, микрохэтчбэк

Принимаем КПД трансмиссии :

= 0,92

1.1.7 Фактор обтекаемости автомобиля kF

и проектируемого автомобиля выбирают, ориентируясь на литературные данные. Его можно выбирать ориентировочно по таблице:

Принимаем фактор обтекаемости kF = 0,55

1.2 Тяговый расчёт автомобиля

1.2.1 Определение эффективной мощности двигателя и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для определения необходимой эффективной мощности двигателя используют уравнение мощностного баланса. Поскольку в исходных данных на курсовую работу задана максимальная скорость движения автомобиля и его грузоподъёмность, реализации этих исходных параметров проектируемого автомобиля определяют эффективную мощность двигателя при реализации его максимальной скорости при номинальной грузоподъёмности. Эта мощность может быть определена по формуле:

Pev = (1)

где Рv – мощность двигателя при максимальной скорости движения, кВт;

fv – коэффициент сопротивления качению колёс автомобиля при его

максимальной скорости движения;

Vmax – максимальная (проектная) скорость автомобиля;

kF – фактор обтекаемости автомобиля, Нс2/м2.

При скоростях свыше 20…22 м/с, коэффициент сопротивления качению можно определить по зависимости:

движении автомобиля со скоростью меньше

Va – текущее значение скорости движения автомобиля.

Pev = кВт

Мощность определяется по зависимости (1), соответствует частоте оборотов коленчатого вала двигателя , при которой скорость движения автомобиля будет максимальной.

Для бензиновых двигателей легковых автомобилей и автобусов:

430…550 с-1, =(1,15…1,20)

принимаем 430 с-1, = 1,15*430= 494,5 = 495 с-1

= 70…80 с-1 (принимаем 75)

Типа двигателя выбираем, исходя из определённой максимальной мощности, назначения автомобиля, условий его эксплуатации, установленных в задании на курсовую работу.

Принимаем за аналог двигатель автомобиля изображённого на рис.3.

Внешняя скоростная характеристика двигателя – это совокупность графиков, устанавливающих зависимость эффективной мощности Pe от крутящего момента Ме, от частоты вращения коленчатого вала двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке или полной подаче рейки топливного насоса. Эти параметры могут быть определены по зависимостям:

Pe_max = ,кВт (2)

a,b,c – эмпирические коэффициенты, которые могут быть найдены по таблице:

Бензиновый(выбранный нами)

Pe_max = = 35,47 кВт

Текущее значение эффективной мощности определяем по зависимости:

Ре = Ре_max = 33,746кВт

Для бензиновых двигателей легковых автомобилей и автобусов выбирают 7…8 значений от =75 с-1 до = 495 с-1 :

y =

1. = 75 6. 355+70 = 425

2. 75+70 = 145 7. 425+70 = 495

3. 145+70 = 215Исходные данные для расчёта внешней скоростной

4. 215+70 = 285характеристики ДВС заносим в ПРИЛОЖЕНИЕ 4

5. 285+70 = 355для дальнейшего подсчёта на ЭВМ.

1.2.2 Расчёт передаточных чисел трансмиссии

Для определения передаточных чисел необходимо выполнить ПРИЛОЖЕНИЕ 5 на ЭВМ используя следующие данные:

1. Посадочный диаметр обода колеса, дюймы d = 13

(выбираем по справочнику)

2. Ширина профиля шины, мм B = 165

(выбираем по справочнику)

3. Максимальная угловая скорость коленчатого вала, рад/с wmax = 495

4. Максимальная скорость автомобиля, м/сVmax = 35

5. Минимальное передаточное число коробки Ukmin = 1

6. Максимальный крутящий момент, Н*м Мmax = 103

7. КПД трансмиссии = 0,92

8. Сцепной вес автомобиля, Н:

Gсц = 0,9*3903,933 = 3513,0591 Н

9. Коэффициент сцепления = 0,7

10. Полный вес автомобиля, Н Ga = 8484,651

11. Коэффициент сопротивления дороги = 0,33

12. Минимальная угловая скорость коленчатого вала, рад/сwmin = 75

13. Число передач переднего хода в коробке передачN = 5

По данным, рассчитанным по ПРИЛОЖЕНИЮ 5, получаем значения передаточных чисел коробки передач.

Передаточные числа коробки передач, подобранные по закону геометрической прогрессии, обеспечивают наибольшую интенсивность разгона автомобиля, однако используемая мощность двигателя на каждой передаче, остаётся одинаковый и не превышает 75% номинальной мощности двигателя. Коробка передач с такими передаточными числами вызывает повышенный расход топлива. Чтобы понизить расход топлива на тех передача, которые используются наиболее часто, необходимо производить корректировку ряда передаточных чисел и приближая передаточные числа к гармоническому ряду. Для корректировки передаточных чисел можно использовать графоаналитический метод. В основу этого метода положена графическая зависимость использования мощности двигателя (в %) при движении автомобиля на различных передачах от удельного суммарного сопротивления движению.

Источник

Расчёт динамических характеристик автомобильно-транспортного средства

Определение полной массы автомобильно-транспортного средства. Выбор фактора обтекаемости. Определение максимальной скорости движения автомобиля и коэффициента сопротивления качению. Внешняя скоростная характеристика двигателя. График мощностного баланса.

Целью курсовой работы является закрепление полученных в теоретическом курсе знаний, использование их в расчетах, применяя необходимые параметры и зависимости, а также в определении показателей тягово-скоростных свойств и возможностей автомобиля.

Тягово-скоростные свойства имеют важное значение при эксплуатации автомобиля, так как от них во многом зависит его средняя скорость движения и производительность. При благоприятных тягово-скоростных свойствах возрастает средняя скорость, уменьшаются затраты времени на перевозку грузов, а также повышается производительность автомобиля.

Основные задачи расчета связаны с определением возможных значений скорости движения автомобиля в заданных дорожных условиях, максимального преодолеваемого сопротивления движению, запаса сил по тяге, показателей приемистости автомобиля (ускорение, время и путь разгона).

1. Определение полной массы АТС

Для грузового автомобиля полная масса определяется из выражения:

автомобиль качение двигатель скорость

МА = МО + МГ + МП = КГ • МГ + МГ + 75n, (1)

МА = 2 • 500 + 500 + 75 • 2 = 1650 кг.

Выбор фактора обтекаемости

Фактор обтекаемости определяется по формуле:

Площадь поперечного сечения грузовых автомобилей определяется по формуле:

F = 1,76 • 1,247 = 2,19 м2.

Тогда W = 0,6 • 2,19 = 1,31 Н • с2/м2.

Выбор КПД трансмиссии

2. Определение максимальной мощности двигателя и коэффициента сопротивления качению

С достаточной точностью можно принять, что максимальная мощность двигателя равна потребной мощности Nn, затрачиваемой на преодоление сопротивлений движению автомобиля по горизонтальной асфальтобетонной поверхности с заданной максимальной скоростью Vа maх и мощности, теряемой в трансмиссии:

где Ra- суммарная нормальная реакция всех колес автомобиля, Н;

kF- фактор обтекаемости, Н•с2/м2.

Максимальная мощность автомобиля определяется по формуле:

Коэффициент сопротивления качению определяется по формуле:

Тогда при V = 110 км/ч

3. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Скоростная характеристика представляет собой зависимость эффективной мощности Ne и крутящего момента Мe от угловой скорости ще вала двигателя.

Для построения скоростной характеристики используем эмпирическую зависимость, предложенную профессором Р.С. Лейдерманом:

Nе max-максимальная мощность двигателя, кВт;

a, b, c- постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя;

Для карбюраторного двигателя, а=1; b=1;c=1. Минимальное устойчивое значение угловой скорости вала двигателя ще min примем равным 100 рад/с, а максимальное значение угловой скорости ще max =600 рад/с.

Момент двигателя определим по формуле:

Удельный эффективный расход топлива определим по формуле:

Результаты вычислений приведены в таблице 1.

По расчетным данным, приведенным в таблице 1 строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (рисунок 1).

Для выбора шин необходимо определить нормальные реакции, приходящиеся на шины соответственно передней и задней осей Rш1и Rш2:

где R1, R2-нормальные реакции, приходящиеся на передний и задний мосты;

m2=1,2- коэффициент изменения нормальных реакций на задних колесах.

R1= MaL2/L, R2= MaL1/L, (12)

где L-база автомобиля, м;

L1, L2- расстояние от передней и задней осей до центра масс автомобиля.

Зададим соотношение L1/L и L2/L: L1/L = 0,6; L2/L = 0,4.

Выбираем следующую модель шин: 165/70 R13

5. Определение параметров силовой передачи

Определение радиуса качения колеса

Для определения параметров силовой передачи необходимо определить радиус качения колеса. Радиус качения rk принимается близким по значению радиусу качения в ведомом режиме, который определяется по формуле:

H- высота профиля шины, м;

Тогда rk=0,5(0,33+1,8·0,115)=0,27 м.

Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи i0 определяется из условия движения автомобиля по хорошей горизонтальной дороге со скоростью Vamax на прямой передаче при полной нагрузке:

Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число первой передачи iкi выбираем из условия возможности движения при заданном сопротивлении и отсутствии буксования колес:

где Pц- максимальная касательная реакция на ведущих колесах, реализуемая по условиям сцепления;

Из условия возможности движения при заданном сопротивлении:

где Dmax- максимальный динамический фактор на первой передаче;

Me max- максимальный крутящий момент двигателя, Нм.

Из условия отсутствия буксования:

где Raf- нормальная реакция на ведущих колесах, Н;

mp2- коэффициент распределения массы на ведущую ось. Для заднеприводных автомобилей принимаем mp2=1,2.

Таким образом, Raf =9712·1,2 = 11654 Н

Передаточные числа промежуточных передач распределяем по геометрической прогрессии:

6. Построение графика мощностного баланса

Мощностной баланс показывает распределение мощности двигателя на всех передачах по отдельным видам сопротивлений:

Составляющие мощностного баланса нанесем на график мощностного баланса (рисунок 2) в зависимости от скорости движения автомобиля:

Ne=f(Va), Nш=f(Va), Nw= f(Va), Nз= f(Va).

Мощность наносим с учетом скоростной внешней характеристики и параметров силовой передачи, предварительно определив связь между угловой скоростью вала двигателя и скоростью движения автомобиля на всех передачах:

iк- передаточное число коробки передач на соответствующей передаче.

Мощность на ведущих колесах находим по формуле:

Разность между мощностью двигателя и мощностью на ведущих колесах представляет собой мощность механических потерь Nз.

Потери мощности суммарного дорожного сопротивления определяются потерями мощности Nf, идущей на преодоление сопротивления качению, и мощности Ni, затрачиваемой на преодоление сопротивлений подъему.

Тягово-динамический расчет автомобиля производим, полагая, что автомобиль движется по горизонтальной дороге, тогда Nш=Nf.

Значения мощности, затрачиваемой на преодоление суммарного дорожного сопротивления и мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха, определим по формулам:

где ш- коэффициент суммарного дорожного сопротивления;

f- коэффициент сопротивления качению.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

По данным таблицы 2 строим график мощностного баланса (рисунок 2).

7. Построение графика силового баланса

Силовой баланс показывает распределение полной касательной силы на ведущих колесах РК по отдельным видам сопротивлений:

Ранее было принято, что автомобиль движется по горизонтальной дороге, следовательно Рш = Рf.

Полная касательная сила на всех передачах определяется по формуле:

Сила сопротивления качению и сопротивления воздуха определяется по формулам:

Результаты расчетов приведены в таблице 3.

По данным таблицы 3 строим график силового баланса (рисунок 3).

8. Построение динамического паспорта автомобиля

Динамическая характеристика автомобиля представляет собой зависимость динамического фактора от скорости движения и строится для автомобиля с полной нагрузкой.

Исходными данными для построения динамической характеристики автомобиля служат величины силового баланса, по которым определяются величины динамического фактора на всех передачах при разной угловой скорости коленчатого вала двигателя, т.е.

На основании силового баланса можно записать

При равномерном движении по горизонтальной дороге D = f. В этом случае динамический фактор определяет сопротивление качению, которое может преодолеть автомобиль на соответствующей передаче при определенной скорости.

При Va = 5 км/ч и iК1 = 2,8 имеем

Результаты расчетов значений динамического фактора на всех передачах при полной нагрузке автомобиля приведены в таблице 4.

Динамическую характеристику строим по данным таблицы 4 для автомобиля с полной нагрузкой. С изменением массы автомобиля от Ма до Ма? динамический фактор изменится и его можно определить по формуле:

где D? и Ма?- новые значения динамического фактора и массы автомобиля;

Проводим прямую, параллельную оси D и на ней наносим шкалу динамического фактора D0 для автомобиля без нагрузки. Масштаб для этой шкалы определяем по формуле:

Равнозначные деления шкал соединяем прямыми линиями. Таким образом, строится номограмма недогрузки автомобиля. График контроля буксования представляет собой зависимость динамического фактора по сцеплению от нагрузки и позволяет определить предельную возможность движения по условиям сцепления. Этот график строим следующим образом: определяем динамический фактор по сцеплению для проектируемого автомобиля с полной нагрузкой Dц и без нее D0ц для различных коэффициентов сцепления ц = 0,1; 0,2;…; 0,8 по формулам:

Raf = R2 • mр2 = 11654 Н; R0 = 9810 Н; R0af = R02 •0,6 = 5886 Н.

Результаты вычислений Dц и D0ц при различных значениях коэффициента сцепления ц представлены в таблице 5.

Значения Dц откладываем по оси D номограммы нагрузок, а значения D0ц по оси D0. Полученные точки соединяем прямыми штриховыми линиями.

9. Построение графиков ускорений автомобиля и величин обратных ускорениям

Величину ускорения автомобиля на каждой передаче рассчитываем из условия разгона его с полной нагрузкой, на горизонтальном участке в заданных дорожных условиях по формуле:

Результаты расчетов величин ускорений приведены в таблице 6.

По данным таблицы 6 строим график ускорений автомобиля (рисунок 5) и график величин обратных ускорений (рисунок 6).

10. Построение графиков пути и времени разгона автомобиля

Автомобиль начинает разгоняться со скоростью Va min. Для определения времени разгона строится график величин, обратных ускорениям, а затем, строим график времени разгона. График разбиваем на ряд интервалов скоростей, в каждом из которых определяем площадь, заключенную между осью абсцисс и кривой величин, обратных ускорениям, эта площадь пропорциональна времени движения в соответствующем интервале.

Время движения в каждом интервале определяются по формуле:

Результаты расчетов приведены в таблице 7.

По данным таблицы 7 строим график времени разгона (рисунок 7).

Падение скорости за время переключения передач определяется по формуле:

Путь разгона определяем, подсчитывая площадь, заключенную между кривой Т и осью ординат.

Путь разгона в каждом интервале определяется по формуле

Результаты расчетов для построения графика представлены в таблице 8.

По данным таблицы 8 строим график пути разгона (рисунок 8).

11. Определение минимального пути торможения

График минимального пути торможения АТС строится при различных значениях коэффициента сцепления с дорогой. При этом минимальный тормозной путь определяется по формуле:

Результаты расчетов для построения графика тормозного пути представлены в таблице 9.

По данным таблицы 9 строим график пути торможения (рисунок 9).

2) Из графика мощностного баланса следует, что максимальная мощность двигателя равна 55 кВт из них затрачиваемая на потери в трансмиссии, составляет 5 кВт; Мощность с учетом потерь в трансмиссии составляет 50 кВт. Из них 9 кВт затрачивается на преодоление сопротивления дороги, 41 кВт на преодоление сопротивления воздуха, при условии движения автомобиля на пятой передаче со скоростью 113 км/ч.

3) Из графика силового баланса следует, что максимальное суммарное значение силы сопротивления воздуха и силы сопротивления качения 1580 Н. Сила сопротивления качения равна 293 Н, сила сопротивления воздуха 1287 Н. При движении автомобиля со скоростью 113 км/ч на пятой передаче силе. При этом автомобиль движется равномерно.

4) Из динамического паспорта видно, что при данных дорожных условиях (бетонное покрытие) автомобиль может двигаться на всех передачах без буксования и развивать максимальную скорость 113 км/ч.

5) Из графика ускорения АТС видно, что при движении на пятой передаче со скоростью 113 км/ч ускорение равно нулю, автомобиль движется равномерно.

6) Из графиков времени разгона и пути разгона следует, что автомобиль разгоняется до 100 км/ч за 27 секунд, при этом проехав путь длиной 424 м. Время, затрачиваемое на переключение передач равно 1 с.

7) Из графика минимального пути торможения автомобиля следует, что путь торможения уменьшается пропорционально коэффициенту сцепления и квадрату скорости и достигает минимального значения 63 м при ц=0,8.

Список использованных источников

4. Иларионов В.А., Морин М.М., Сергеев Н.М., Фаробин Я.Е., Шупляков В.С., Юрчевский А.А. «Теория и конструкция автомобиля» 1984.

Подобные документы

Выбор коэффициента сопротивления качению. Определение центров масс транспортного средства, груза и нормальных реакций дороги. Внешняя скоростная характеристика двигателя, подбор шин. Определение радиуса качения колеса. Выбор КПД трансмиссии автомобиля.

курсовая работа [929,7 K], добавлен 19.01.2016

Внешняя скоростная характеристика двигателя ЗМЗ-53. Тяговый баланс автомобиля. Понятие и методика расчета динамических характеристик. Характеристика ускорений автомобиля, времени и пути его разгона. Определение мощностного баланса данного автомобиля.

курсовая работа [139,0 K], добавлен 01.11.2010

Внешняя скоростная характеристика двигателя. Определение скорости движения автомобиля, тяговых усилий на ведущих колесах, сил сопротивления качения и воздуха. Расчет сил сцепления колес с дорогой. Построение графиков тяговой и динамической характеристик.

курсовая работа [110,7 K], добавлен 07.12.2013

Внешне скоростные характеристики двигателя. Построение силового баланса. Внешняя характеристика мощности двигателя в зависимости от угловой скорости коленчатого вала по формуле Лейдермана. Часовой расход топлива. Определение силы сопротивления качению.

контрольная работа [338,5 K], добавлен 13.02.2013

Определение полной массы автомобиля. Распределение полной массы по мостам. Подбор шин. Определение силы лобового сопротивления воздуха. Выбор характеристики двигателя. Определение передаточного числа главной передачи. Ускорение автомобиля при разгоне.

дипломная работа [1,2 M], добавлен 29.05.2015

Характеристика тягового расчёта автомобиля. Определение параметров автомобиля: полная масса, коэффициент аэродинамического сопротивления, обтекаемости и сцепления колёс с дорогой. Сила сопротивления качению, ускорение во время разгона и баланс мощности.

контрольная работа [91,5 K], добавлен 21.02.2011

Технические характеристики автомобиля МАЗ 533632-321. Требования к габаритам, массам и осевым нагрузкам транспортного средства. Требования Правил ЕЭК ООН к наличию внешних световых приборов. Выбор варианта размещения груза в кузове транспортного средства.

курсовая работа [5,1 M], добавлен 08.03.2016

Определение полной массы и нагрузок на оси автомобиля. Выбор двигателя и построение его внешней характеристики. Построение графика граничных ускорений. Определение разгонных характеристик и топливной экономичности, силовой передачи грузового автомобиля.

курсовая работа [12,5 M], добавлен 14.12.2015

Технико-эксплуатационные показатели автомобиля и определение полной массы. Оценочные показатели тормозной динамичности и топливно-экономическая характеристика. Эффективная мощность двигателя, внешняя скоростная характеристика. Рулевой механизм автомобиля.

курсовая работа [9,0 M], добавлен 28.01.2010

Анализ проблем безопасности движения, связанных с наездами на пешеходов. Расчет скорости движения транспортного средства перед началом торможения. Определение величины остановочного пути. Расчет своевременности принятия водителем мер к снижению скорости.

курсовая работа [128,1 K], добавлен 07.08.2013

Источник

Кроме силы сопротивления качению P_f на трактор, как и на автомобиль, действуют разные внешние силы, препятствующие движению. Рассмотрим их на примере автомобиля.

Сила сопротивления подъему Р_i, возникает при движении по дороге, имеющей чередующиеся между собой подъемы и спуски, которые автомобилю предстоит преодолеть. Из рис. 3.7 определяем силу сопротивления подъему при движении автомобиля по наклонной поверхности вверх. Крутизна подъема характеризуется углом α_д в градусах или уклоном дороги i, равным отношению превышения Н дороги к ее заложению В, т.е. tg α_д.

Рис. 3.7. Схема сил, действующих на автомобиль при движении со скоростью u_.
G — сила тяжести автомобиля; P_i, P_f, Р_ω, Р_кр — силы сопротивления подъему, качению, действию воздуха, на крюке; Р_j, — сила инерции; Р_к — касательная сила тяги; Z_1,Z₂— нормальные реакции дороги, действующие на передние и задние оси; α_д — угол подъема дороги; Н — превышение дороги; В — заложение дороги.

При разложении силы тяжести автомобиля G, Н, преодолевающего подъем, получим две составляющие: силу Gsinα_д, действующую параллельно наклону дороги, и перпендикулярную ей силу Gcosα_д. При этом сила Gsinα_д препятствует движению автомобиля на подъем и называется силой сопротивления подъему P¡.

На автомобильных дорогах с твердым покрытием углы подъема невелики, не превышают 5°. Для таких углов можно принять, что уклон

i = sinα_д

Тогда сила, Н, сопротивления подъему

P=Gsinα_д≈ Gi

При движении на спуске сила P¡ направлена в сторону движения автомобиля, т.е. является движущей силой. Поэтому угол α_д и уклон дороги i считают положительными при движении автомобиля на подъеме и отрицательными при его движении на спуске.

Мощность, Вт, затрачиваемая на преодоление автомобилем подъема с уклоном i,

N_i= P_iu ≈ Giu

где u — скорость движения, м/с.

При движении автомобиля на подъеме и спуске составляющая силы тяжести, перпендикулярная дороге, равна Gcosα_д. Вследствие этого сила сопротивления качению P_f при движении на таких участках дороги равна fGcosα_д, т.е. она несколько меньше, чем при движении по горизонтальному участку. Однако для малых углов cosα_д ≈ 1, что позволяет определять силу P_f по формуле для горизонтальных участков дороги (см. подразд. 3.1). Коэффициент сопротивления качению f и уклон дороги i в совокупности характеризуют качество дороги.

Силой сопротивления дороги называется сумма сил сопротивления качению P_f и сопротивления подъему P_¡ :

ric 166

Коэффициент сопротивления дороги Ψ определяется из выражения в скобках (fcosα_д + sinα_д), которое для малых углов уклона (4…5°) можно записать в виде

Ψ ≈ f+i

Тогда сила сопротивления дороги

P_Ψ≈G(f+i)=G_Ψ,

а мощьность, Вт, необходимая для преодоления сопротивления дороги

N_Ψ=P_Ψu=G_Ψu,

где u — скорость движения, м/с, автомобиля.

Сила сопротивления воздушной среды Р_ω возникает в результате воздействия частиц окружающего воздуха на поверхность автомобиля во время движения. В каждой точке поверхности в результате соприкосновения ее с воздушной средой возникают элементарные силы, нормальные к поверхности и касательные к ней. Касательные силы являются силами трения. Нормальные силы создают давление на поверхность автомобиля. Общее сопротивление воздушной среды складывается из ряда сопротивлений:

• лобового, вызванного разностью давления воздуха спереди и сзади автомобиля (55… 60 % от Р_ω,)

• подножек, крыльев и других выступающих частей автомобиля
(12… 18% от Р_ω);

• воздуха при его прохождении через радиатор и подкапотное пространство (10… 15 % от Р_ω);

• трения наружной поверхности автомобиля о близлежащие слои воздуха (5… 10% от Р_ω);

• вызванного разностью давления сверху и снизу автомобиля (5…8% от Р_ω).

Для упрощения расчетов элементарные силы сопротивления воздуха, распределенные по всей поверхности автомобиля, заменяют сосредоточенной силой сопротивления воздуха Р_ω. Точку приложения этой силы называют метацентром автомобиля.

Опытным путем установлено, что сила сопротивления воздуха

Р_ω = кFu²

где к — коэффициент обтекаемости, зависящий от формы и качества отделки поверхности автомобиля, Н*с²/м⁴; Р — площадь лобовой поверхности автомобиля, м².

Коэффициент обтекаемости к численно равен силе, Н, сопротивления воздуха на 1 м² лобовой площади автомобиля при движении со скоростью 1 м/с.

Площадь F лобовой поверхности автомобиля — это площадь проекции на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля (рис. 3.8). Определить точно площадь лобовой поверхности довольно трудно, так как для этого нужно провести обмер автомобиля и вычертить его наружный контур. Поэтому для определения площади F грузового автомобиля (рис. 3.8, а) используется приближенная формула

F= 0,9ВН_а

где В — колея, м; Н_а— наибольшая высота автомобиля, м.

Рис. 3.8. Параметры, определяющие площадь лобовой поверхности автомобиля: а — грузового; б — легкового; В — колея; Н_а — наибольшая высота автомобиля; В_а — наибольшая ширина автомобиля

Для легковых автомобилей (рис. 3.8, б) используется формула

F= 0,78В_аН_а ,

где В_а — ширина автомобиля в наиболее широком месте, м. Произведение кF называют фактором обтекаемости и обозначают буквой W. Средние значения к, F и W для автомобилей приведены в табл. 3.2.
Мощность, необходимая для преодоления сил сопротивления воздуха:

N_w =Р_ωu = кFu³.

В результате взаимодействия автомобиля и воздуха возникает также вертикальная сила. У серийных автомобилей эта сила направлена вверх и называется подъемной силой. У скоростных автомобилей благодаря специальной форме кузова она направлена вниз и увеличивает силу сцепления шин с дорогой. При скоростях до

Таблица 3.2

Параметры обтекаемости автомобилей

Автомобили	к, Н*с²/м⁴	F, м²	W, Н*с²/м²
Легковые: с закрытым кузовом с открытым кузовом	0,20…0,35 0,40-0,50	1,6-2,8 1,5 …2,0	0,3… 1,0 0,6… 1,0
Грузовые	0,60…0,70	3,0…5,0	1,8…3,5
Автобусы	0,24…0,40	4,5-6,5	1,1-2,6
Гоночные	0,13-0,15	1,0… 1,3	0,13-0,2

100… 120 км/ч вертикальная сила невелика, и ее можно не учитывать в расчетах.

Сила инерции P_j движения возникает в процессе разгона автомобиля, массы которого совершают поступательное и вращательное движения. Обозначив через G, Н, полный вес автомобиля, найдем силу инерции P_j, Н, движения массы автомобиля, совершающего поступательное движение,

где δ — коэффициент учета инерции вращающихся масс автомобиля; j — ускорение автомобиля, м/с²; g — ускорение свободного падения, м/с².

В процессе разгона автомобиля раскручиваются маховик двигателя, муфты, шестерни и валы трансмиссии, ведомые и ведущие колеса. Чтобы разогнать указанные массы, требуется дополнительный вращающий момент двигателя. Этот фактор и учитывается коэффициентом δ.

Коэффициент учета инерции вращающихся масс δ грузовых автомобилей может быть найден по эмпирической зависимости

δ = 1,04 + 0,05i²_k,

где i_к — передаточное число коробки передач (КП).

На низшей передаче δ = 2,5…3,0, т.е. разгон вращающихся масс существенно увеличивает сопротивление разгону автомобиля.

Во время замедления движения автомобиля сила Pj становится отрицательной и направлена в сторону его движения, т.е. является движущей силой.

Мощность, необходимая для преодоления силы инерции движения:

Сила сопротивления движению прицепа Р_кр действует на автомобиль, движущийся в составе автопоезда. Действие подобных сил испытывают сельскохозяйственные, лесопромышленные и промышленные тракторы со стороны прицепных орудий, поэтому эти силы обычно называются силой тяги на крюке, хотя природа сил тяги на крюке для указанных машин разная.

Сила, необходимая для буксировки прицепа или полуприцепа, равна сумме всех сопротивлений их перемещению. В общем случае этими сопротивлениями являются сопротивления качению колес, движению на подъем, а также воздушной среды и инерции. Для определения всех этих сопротивлений можно использовать формулы, рассмотренные ранее, в которых вес автомобиля нужно заменить весом прицепа.

В тяговых расчетах автопоездов составляющие сил сопротивления движению прицепов обычно складываются с соответствующими составляющими сопротивлений движению автомобиля-тягача и Р_кр не выделяют в отдельное слагаемое, и весь автопоезд рассматривают как единую транспортную систему.

Мощность, Вт, необходимая для преодоления силы тяги на крюке,

N_кр = Р_крu.

В процессе движения от двигателя к ведущим колесам должен быть подведен вращающий момент, достаточный для преодоления всех сил сопротивления, действующих на машину.

Сложив силу сопротивления качению P_f с другими силами сопротивления движению машины, направленными вдоль полотна пути, получим касательную реакцию грунта, Н:

Р’_k = Р_f + Р_i + Р_ω+Р_j + Р_КР.

Определим эффективный вращающий момент М_е, Н*м, двигателя, необходимый для преодоления сил сопротивления движению,

где r_д — динамический радиус колеса, м; i_тр— передаточное число трансмиссии; η_тр— коэффициент полезного действия трансмиссии.

При выполнении тяговых расчетов эффективный вращающий момент двигателя М_е удобнее представлять через силу Р_к, Н, приложенную к ободу ведущих колес и равную сумме сопротивлений движению,

Сила Р_к называется касательной силой тяги машины, а приведенное уравнение является уравнением тягового баланса.

Тяговый баланс гусеничного трактора отличается от рассмотренного баланса сил колесной машины тем, что необходимо дополнительно учитывать потери энергии в гусеничном движителе. Эти потери могут быть разбиты на две группы: первая — потери, зависящие от натяжения ведущего участка гусеницы (потери в зацеплении ведущего колеса с гусеничной цепью; на трение в шарнирах ведущего участка гусеничной цепи); вторая — потери, связанные с весом машины и предварительным натяжением гусениц (потери на трение в подшипниках поддерживающих и опорных катков; на качение опорных катков по беговым дорожкам гусениц; на трение в шарнирах ведомого участка гусеничной цепи и др.).

Отделить внутренние потери в гусеничном движителе от внешних потерь, возникающих в результате деформации грунта, практически невозможно. Поэтому внутренние потери определяют путем измерения усилия в тросе при буксировке машины по жесткой и ровной поверхности полотна пути или путем непосредственного измерения касательных сил на зубьях ведущих колес в указанных условиях движения.

На основании результатов экспериментов потери обеих групп в сумме составляют 3…5% энергии, подведенной к грунту. Поэтому КПД гусеничного движителя η_гус принимается равным 0,95…0,97 при скоростях движения 1… 1,5 км/ч.

При исследовании процесса движения установлено, что действительный путь S автомобиля или трактора, который транспортное средство проходит за один оборот ведущего колеса, не соответствует теоретическому пути S_T, равному длине окружности профиля шины или длине делительной окружности ведущего колеса (звездочки) гусеничного трактора.

Режим движения, при котором возникает несоответствие пути S_Т и S или несоответствие теоретической u_T и действительной u скоростей машин, называется буксованием.

Коэффициент буксования δ оценивает величину уменьшения действительного пути S или действительной скорости u по отношению к теоретическим значениям:

Изучая следы колес или гусениц, оставленные на мягком грунте в виде четких отпечатков рисунка протектора или почвозацепов, можно сделать вывод, что причиной буксования необязательно является проскальзывание движителя по земле. В этом случае одной из причин буксования является деформация грунта или шины колеса.

В ведущем режиме качения внешние силы сопротивления вызывают деформацию грунта в сторону, противоположную движению.

Исследования машин показали, что величина буксования зависит от свойств грунта и нагрузки на крюке (силы тяги).

На рис. 3.9 приведены характеристики буксования гусеничного трактора на лесном грунте (кривая 1) и заболоченной низине (кривая 2). Анализ этих кривых показывает, что превышение удельных нагрузок на крюке (P_Kp/G) некоторых предельных значений приводит к тому, что буксование начинает изменяться вне связи с нагрузкой на крюке.

Рис. 3.9. Характеристики буксования гусеничного трактора:

1 — по лесному грунту; 2 — по заболоченной низине; δ₀ — буксование; P_Kp/G — удельная нагрузка на крюке

В этом случае прогрессирующее увеличение коэффициента буксования связано как с появлением поверхностей скольжения внутри грунта, так и с проскальзыванием движителя относительно опорного массива, но в обоих случаях это означает потерю сцепления движителя с грунтом.

Аналогичный характер имеют кривые буксования колесных тракторов. Однако в силу больших сопротивлений качению колес эти тракторы при прочих равных условиях обеспечивают меньшие удельные нагрузки на крюке при большем коэффициенте буксования.

Опыты показывают, что качение эластичных колес автомобилей по жесткому полотну пути (шоссе) также сопровождается буксованием.

Нарушение линейности законов деформации грунта или проскальзывание движителей по полотну пути приводит к прогрессивному росту коэффициента буксования, уменьшению скорости движения и производительности машин, повышению расхода топлива, увеличению изнашивания шин и другим нежелательным последствиям.

Поэтому тяговые расчеты машин выполняются при условии надежного сцепления колес или гусениц с грунтом, когда буксование изменяется пропорционально силам сопротивления движению. Потеря сцепления движителей колесных и гусеничных машин является одной из основных причин нарушения нормальной работы технологической и транспортной техники.

Движущая сила — касательная сила тяги машины Р_к, равная касательной реакции грунта, имеет предел, который называется силой сцепления Р_сц колес или гусениц с грунтом.

Величина силы сцепления колес или гусениц с грунтом Р_сцопределяется физико-механическими свойствами грунта, параметрами, конфигурацией и состоянием протектора шин, конструкцией звеньев гусеницы, а также нормальной реакцией полотна дороги на ведущие органы машины.

В общем виде силу сцепления Р_сц описывают уравнением.

Р_сц=φG_сц

где G_сц — сцепной вес, определяемый как сумма нормальных реакций грунта на ведущие органы машины, Н; φ — коэффициент сцепления ведущих органов машины с опорной поверхностью.

Средние значения коэффициента сцепления колесных и гусеничных движителей, полученных экспериментальным путем, приведены в табл. 3.3.

У неполноприводных автомобилей и колесных тракторов сцепной вес можно выражать через коэффициент сцепного веса К_т, представляющий отношение сцепного веса к полному весу машины или автопоезда:

Имеется целый ряд технических решений по улучшению сцепных свойств гусеничных и колесных движителей. Так как сила трения металла или резины о грунт при прочих равных условиях меньше силы внутреннего трения между частицами грунта, гусеницы и колеса снабжаются выступами — грунтозацепами. В этом случае сила сцепления в основном определяется силой трения грунтовых кирпичиков, заключенных между грунтозацепами и грунтом.

Для улучшения сцепления пневматических колес с грунтом на них надевают цепи противоскольжения или запрессовывают в протектор металлические шипы. Указанные мероприятия положительно сказываются на сцеплении колес с поверхностью обледеневших дорог, а также с влажным и рыхлым грунтом при наличии близлежащего твердого подстилающего слоя. При движении

Таблица 3.3

Средние значения коэффициентов φ сцепления колесных и гусеничных движителей с опорной поверхностью пути

Тип пути	Колесо	Гусеница
Асфальт в удовлетворительном состоянии	0,60……0,75	—
Гравийно-щебеночная дорога	0,50…0,65	—
Грунтовые дороги	0,65…..0,70	0,80…..1,00
Целина, плотная залежь	0,60… 0,70	1,00……1,10
Заболоченная местность	0,30…0,40	0,40….0,50
Снежная целина	0,25…..0,35	0,30…..0,40

машин по шоссе и укатанным грунтовым дорогам потеря сцепления в основном происходит в результате разрушения микронеровностей поверхности колес и полотна пути. Количество этих неровностей (выступов) растет за счет деформации контактирующих материалов при увеличении нормальной силы. Поэтому сцепление колес автомобилей с дорогой практически оказывается пропорциональным сцепному весу.

Для обеспечения надежного сцепления движителя с грунтом должно быть выдержано условие между касательной силой P_k, тяги движителя и силой Р_сц сцепления его колес или гусениц с грунтом:

В гололед и даже в условиях движения по мокрому шоссе коэффициенты сцепления колес φ уменьшаются до такого уровня, что становятся соизмеримыми со значениями коэффициента f Превышение скоростей, допустимых по сцеплению, является основной причиной серьезных аварий, так как при этом нарушается курсовая устойчивость автомобилей.

Зимой можно наблюдать, как автопоезд не может преодолеть подъем, и останавливается, потеряв сцепление. В этом случае и скорость, и ускорение машины равняются нулю, а решающим фактором является значение предельного угла подъема по сцеплению колес с грунтом.

Во время работы машины часть мощности ее двигателя подводится к грунту, где возникает касательная сила P_ктяги, обеспечивающая движение автомобиля или трактора с действительной скоростью u.

По аналогии с балансом сил рассмотрим, на что расходуется мощность двигателя машины в общем случае ее движения. Основными статьями расхода мощности являются затраты мощности на преодоление:

• механических потерь в трансмиссии и гусеничном движителе (для тракторов) N_тр

• сопротивления качению N_f;

• сопротивления подъему N_i,;

• сопротивления воздуха N_w;

• силы инерции движения N_j,;

• силы на крюке N_кр,

а также на буксование N₆.

Основная часть составляющих затрат мощности двигателя определена ранее при рассмотрении сил сопротивления движению. Величина затрат зависит от действительной скорости движения u.

Мощность на преодоление механических потерь в трансмиссии и гусеничном движителе

N_тр=(1-η_трη_гус)N_e

Мощность, затраченная на буксование:

N₆=P_k(u_т-u_д)= δN_eη_трη_гус.

Сумма перечисленных составляющих затрат мощности позволяет определить потребную мощность двигателя, Вт:

N_e=N_f± N_i +N_ω± N_j + N_кр + N₆ + N_тр.

Приведенное уравнение является уравнением мощностного баланса.

Уравнения тягового и мощностного балансов машин являются основными при выполнении тяговых расчетов.

Источник

2.4 Выбор кпд трансмиссии

2.5 Выбор частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности

2.6 Выбор шин и определение радиуса колеса

3 Тяговый расчет

Коэффициент обтекаемости АТС различных типов

Определение фактора обтекаемости автомобиля

Проект легкового автомобиля, грузоподъемностью 4 человека, микрохэтчбэк

Расчёт динамических характеристик автомобильно-транспортного средства

Подобные документы

Не пропустите также: