Графическое изображение зависимости динамического фактора от скорости движения автомобиля называется динамической характеристикой автомобиля. Для построения теоретической динамической характеристики необходимы данные внешней скоростной характеристики двигателя [Me=f(n)], параметры ходовой части (rk) и передаточные числа трансмиссии (iтр).
На зависимости Me=f(n) выделяют не менее пяти точек. Для выделенных точек последовательно определяют:
1. Скорость движения автомобиля
V = 2 • π • rk • n / iтр
2. Силу сопротивления воздушного потока
Pw = k • F • V2
3. Касательную силу тяги на колесах
Pk = Me • iтр • ξтр / rk
4. Динамический фактор порожнего автомобиля
D = (Pk – Pw) / Ga
Каждая линия динамической характеристики автомобиля определяется не менее чем по пяти точкам. Вышеперечисленную последовательность повторяют для каждой передачи КПП, изменяя величину передаточного отношения трансмиссии.
Рассмотрим 1-ю передачу:
ik1 = 10.75; i0 = 4.84; rk = 0.3485; iтр = 52.03
|
|
Берем любые пять точек из данных внешней скоростной характеристики. Для них:
n (об/мин) | 645 | 1032 | 1419 | 1999 | 2580 |
Me (H • M) | 196.56809 | 205.25848 | 206.49996 | 194.3955 | 165.53103 |
1. Ищем скорость движения автомобиля по заданным пяти точкам:
V1 = 2 • 3.14 • 0.3485 • 645 / 52.03 • 60 = 0.1666
V2 = 2 • 3.14 • 0.3485 • 1032 / 52.03 • 60 = 0.7235
V3 = 2 • 3.14 • 0.3485 • 1419 / 52.03 • 60 = 0.9948
V4 = 2 • 3.14 • 0.3485 • 1999 / 52.03 • 60 = 1.4014
V5 = 2 • 3.14 • 0.3485 • 2580 / 52.03 • 60 = 1.8087
Ищем силу сопротивления воздушного потока по заданным пяти точкам:
Pw(1) = 0.5 • 3.5 • (0.1666)2 = 0.2916
Pw(2) = 0.5 • 3.5 • (0.7235)2 = 0.916
Pw(3) = 0.5 • 3.5 • (0.9948)2 = 1.7319
Pw(4) = 0.5 • 3.5 • (0.4014)2 = 3.4369
Pw(5) = 0.5 • 3.5 • (0.8087)2 = 5.7249
2. Ищем касательную силу тяги по заданным пяти точкам:
Pk(1) = 196.56809 • 52.03 • 0.82 / 0.3485 = 24064.56
Pk(2) = 205.25848 • 52.03 • 0.82 / 0.3485 = 25128.47
Pk(3) = 206.49996 • 52.03 • 0.82 / 0.3485 = 25280.45
Pk(4) = 194.3955 • 52.03 • 0.82 / 0.3485 = 23798.58
Pk(5) = 165.53103 • 52.03 • 0.82 / 0.3485 = 20264.89
3. Ищем динамический фактор порожнего автомобиля по заданным пяти точкам:
D(1) = (24064.56 – 0.2916) / 24525 = 0.9812
D(2) = (25128.47 – 0.916) / 24525 = 1.0246
D(3) = (25280.45 – 1.7319) / 24525 = 1.0307
D(4) = (23798.58 – 3.4369) / 24525 = 0.9702
D(5) = (20264.89 – 5.7249) / 24525 = 0.8261
Рассмотрим 2-ю передачу:
ik2 = 4.8; i0 = 4.84; rk = 0.3485; iтр = 23.232
n | Me | V | Pw | Pk | D |
645 | 196.58609 | 1.0127 | 1.7947 | 10745.11 | 0.4381 |
1032 | 205.25848 | 1.6203 | 4.5944 | 11220.15 | 0.4573 |
1419 | 206.49996 | 2.2279 | 8.68625 | 11288.02 | 0.4599 |
1999 | 194.3955 | 3.1386 | 17.2389 | 10626.34 | 0.4326 |
2580 | 165.53103 | 4.0508 | 28.7357 | 9048.51 | 0.3678 |
Рассмотрим 3-ю передачу:
ik3 = 2.2; i0 = 4.84; rk = 0.3485; iтр = 10.65
n | Me | V | Pw | Pk | D |
645 | 196.58609 | 2.2091 | 8.5402 | 4925.77 | 0.2005 |
1032 | 205.25848 | 3.5346 | 21.8635 | 5143.54 | 0.2088 |
1419 | 206.49996 | 4.8601 | 41.3360 | 5174.65 | 0.2093 |
1999 | 194.3955 | 6.8466 | 82.0329 | 4871.32 | 0.1952 |
2580 | 165.53103 | 8.8365 | 136.6465 | 4148.01 | 0.1635 |
Рассмотрим 4-ю передачу:
ik4 = 1; i0 = 4.84; rk = 0.3485; iтр = 4.84
n | Me | V | Pw | Pk | D |
645 | 196.58609 | 4.8610 | 41.3513 | 2238.56 | 0.0896 |
1032 | 205.25848 | 7.7776 | 105.8594 | 2337.53 | 0.091 |
1419 | 206.49996 | 10.6942 | 200.1403 | 2351.53 | 0.0877 |
1999 | 194.3955 | 15.0653 | 397.1857 | 2213.82 | 0.0741 |
2580 | 165.53103 | 19.4440 | 661.621 | 1890.11 | 0.0501 |
Динамическую характеристику строят для автомобиля определенного веса. Для того, чтобы её применить для анализа динамических свойств автомобиля различного веса, её необходимо дополнить, то есть сделать универсальной.
|
|
В начале строят характеристику порожнего автомобиля, а затем её дополняют. Определяют максимальное значение коэффициента загрузки:
Гmax = (ma + mг) / ma
где ma и mг – соответственно масса автомобиля и груза.
Гmax = (2500+2500) / 2500 = 2
Из точки, заданной максимальной скорости движения проводят вторую вертикальную координатную ось, с уменьшением в Гmax раз масштабом динамического фактора. Горизонтальную ось разбивают на разные отрезки и проводят вертикальные линии. На вертикальных осях равные значения динамического фактора соединяют наклонными прямыми.
Топливная экономичность автомобиля
Статистической обработкой топливно-экономических характеристик ДВС установлено, что удельный расход топлива определяется удельным расходом его при максимальной мощности двигателя и степенью использования мощности и частоты вращения.
Топливно-экономическую характеристику строят в предложении установившегося движения автомобиля по горизонтальной дороге с полной нагрузкой в следующей последовательности:
1. Задаются коэффициенты сопротивления качению автомобиля f:
f1 = f = 0.025
f2 = f + 0.03 = 0.055
f3 = f + 0.05 = 0.075
2. По универсальной динамической характеристике автомобиля определяют необходимую передачу для движения автомобиля.
3. Задаются пятью значениями скорости движения на определённой передаче.
4. Определяют соответствующие заданным значения скорости, величины частот вращения коленчатого вала двигателя.
n = 30 • V • iтр / (π • rk), об/мин
5. Определяют величины сил сопротивления воздушного потока Pw и сопротивление качению автомобиля Pf
Pf = f • (Ga + Gr)
При известных сопротивлениях Pw и Pf определяют необходимую для движения автомобиля мощность двигателя.
Ne/ = [(Pw + Pf) • V] / (103 • ξтр), кВт
6. Используя внешнюю скоростную характеристику двигателя, определяют степени использования мощности и частоты вращения И и Е
И = Ne/ / Neg
E = n/ / nN
7. По расчётным формулам определяют значения КИ и КЕ – коэффициенты, учитывающие степень использования мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Для карбюраторных двигателей:
КИ = 3.27 – 8.22 • И + 9.13 • И2 – 3.18 • И3
КЕ = 1.25 – 0.99 • Е + 0.98 • Е2 – 0.24 • Е3
8. Определяют удельный расход топлива:
ge = geN • КИ • КЕ, г/кВт•ч
Величину geN принимают по данным внешней скоростной характеристики.
9. Определяют расход топлива на 100 км пути:
Qs = (ge • Ne/) / (36 • V • ρт), л
где ρт – плотность топлива, кг/л
10.Строят топливно-экономическую характеристику автомобиля
Для коэффициента сопротивления качению автомобиля f1
f1 = 0.025
Определяем 4-ю передачу для движения автомобиля при f1
4. n1 = 645; n2 = 1032; n3 = 1419; n4 = 1999; n5 = 2580.
4. Pf = 0.025 • (2500 + 2500) • 9.8 = 1225
Pw1 = 41.3513; Pw2 = 105.8594; Pw3 = 200.1403; Pw4 = 397.1857;
Pw5 = 661.621
5. Ne1/ = [(41.3513 + 1225) • 4.861] / (103 • 0.82) = 7.5071
Ne2/ = [(105.8594 + 1225) • 7.7776] / (103 • 0.82) = 12.6231
Ne3/ = [(200.1403 + 1225) • 10.6942] / (103 • 0.82) = 18.5863
Ne4/ = [(397.1857 + 1225) • 15.0653] / (103 • 0.82) = 29.8033
Ne5/ = [(661.621 + 1225) • 19.44] / (103 • 0.82) = 44.73
6. И1 = 7.5071 / 13.270.31 = 0.5657
И2 = 12.6231 / 22.17119 = 0.5693
И3 = 18.5863 / 30.66978 = 0.606
И4 = 29.8033 / 40.68328 = 0.7326
И5 = 44.73 / 44.7 = 1.0007
E1 = 645 / 2580 = 0.25
E2 = 1032 / 2580 = 0.4
E3 = 1419 / 2580 = 0.55
E4 = 1999 / 2580 = 0.78
E5 = 2580 / 2580 = 1
7. КИ1 = 3.27 – 8.22 • 0.5657 + 9.13 • (0.5657)2 – 3.18 • (0.5657)3 = 0.9661
КИ2 = 3.27 – 8.22 • 0.5693 + 9.13 • (0.5693)2 – 3.18 • (0.5693)3 = 0.9628
КИ3 = 3.27 – 8.22 • 0.606 + 9.13 • (0.606)2 – 3.18 • (0.606)3 = 0.934
КИ4 = 3.27 – 8.22 • 0.7326 + 9.13 • (0.7326)2 – 3.18 • (0.7326)3 = 0.898
КИ5 = 3.27 – 8.22 • 1.0007 + 9.13 • (1.0007)2 – 3.18 • (1.0007)3 = 1.0003
КЕ1 = 1.25 – 0.99 • 0.25 + 0.98 • (0.25)2 – 0.24 • (0.25)3 = 1.06
|
|
КЕ2 = 1.25 – 0.99 • 0.4 + 0.98 • (0.4)2 – 0.24 • (0.4)3 = 0.996
КЕ3 = 1.25 – 0.99 • 0.55 + 0.98 • (0.55)2 – 0.24 • (0.55)3 = 0.962
КЕ4 = 1.25 – 0.99 • 0.78 + 0.98 • (0.78)2 – 0.24 • (0.78)3 = 0.959
КЕ5 = 1.25 – 0.99 • 1 + 0.98 • (1)2 – 0.24 • (1)3 = 1
8. ge1 = 353.33316 • 0.9661 • 1.05 = 361.837
ge2 = 327.89315 • 0.9628 • 0.996 = 314.433
ge3 = 315.17315 • 0.934 • 0.962 = 283.186
ge4 = 319.94317 • 0.898 • 0.959 = 275.53
ge5 = 353.33316 • 1.0003 • 1 = 353.455
9. Qs1 = (361.837 • 7.5071) / (36 • 4.861 • 0.75) = 20.697
Qs2 = (314.433 • 12.6231) / (36 • 7.7776 • 0.75) = 18.901
Qs3 = (283.186 • 18.5863) / (36 • 10.6942 • 0.75) = 18.229
Qs4 = (275.53 • 29.8033) / (36 • 15.0653 • 0.75) = 20.188
Qs5 = (353.455 • 47.73) / (36 • 19.44 • 0.75) = 30.121
Для коэффициента сопротивления качению автомобиля f2
f2 = 0.055
Определим 3-ю передачу для движения автомобиля при f2:
n, об/мин | V, м/с | Pw, H | Pf2 | Ne/, кВт/ч | И | КИ | КЕ | ge, г/кВт•ч | Qs, л |
645 | 2.2091 | 8.5402 | 2675 | 7.2295 | 0.5448 | 0.9874 | 1.06 | 369.814 | 44.824 |
1032 | 3.5346 | 21.8635 | 11.6248 | 0.5243 | 1.0118 | 0.996 | 330.435 | 40.250 | |
1419 | 4.8601 | 41.3360 | 16.0996 | 0.5249 | 1.0109 | 0.962 | 306.501 | 37.604 | |
1999 | 6.8466 | 82.0329 | 23.0199 | 0.5658 | 0.9659 | 0.959 | 296.363 | 36.905 | |
2580 | 8.8365 | 136.6465 | 30.2989 | 0.6778 | 0.9027 | 1 | 318.954 | 40.505 |
Для коэффициента сопротивления качению автомобиля f3
f3 = 0.075
Определим 3-ю передачу для движения автомобиля при f3:
n, об/мин | V, м/с | Pw, H | Pf2 | Ne/, кВт/ч | И | КИ | КЕ | ge, г/кВт•ч | Qs, л |
645 | 2.2091 | 8.5402 | 3675 | 9.9235 | 0.7478 | 0.8988 | 1.06 | 336.631 | 56.007 |
1032 | 3.5346 | 21.8635 | 15.9353 | 0.7187 | 0.8977 | 0.996 | 293.172 | 48.953 | |
1419 | 4.8601 | 41.3360 | 22.0265 | 0.7182 | 0.8977 | 0.962 | 272.181 | 45.687 | |
1999 | 6.8466 | 82.0329 | 31.3694 | 0.7711 | 0.9023 | 0.959 | 276.849 | 46.979 | |
2580 | 8.8365 | 136.6465 | 41.0751 | 0.9189 | 0.9584 | 1 | 338.635 | 58.299 |
Заключение
Составной частью курсовой работы является проведение теплового расчёта двигателя проектируемого автомобиля. Тепловой расчёт позволил аналитически с достаточной степенью точности определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также оценить индикаторные и эффективные показатели его работы. Результаты теплового расчёта ДВС в дальнейшем использовались для расчёта и построения теоретической внешней скоростной характеристики двигателя, в свою очередь используемую при расчёте динамики автомобиля.
Список литературы
1. Автомобиль: основы конструкции/ Н.Н. Вишняков, В.К. Вахламов, А.Н. Нарбут и др. – М.: Машиностроение, 1986. – 304 с.; ил.
|
|
2. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: анализ конструкций, элементов расчета. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.; ил.
3. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: теория эксплуатационных свойств. – М.: Машиностроение, 1989. – 240.; ил.
4. Устройство автомобиля/ Е.В. Михайловский, К.Б. Серебряков, Е.Я. Тур. – М.: Машиностроение, 1987. – 352 с.; ил.
5. Краткий автомобильный справочник. – М.: Транспорт, 1982. – 464 с. – (НИИАТ)
6. Автомобили: Методические указания по курсовому проектированию/ Сост. В.В. Макаров. – Йошкар–Ола: МарГТУ, 2001. – 44 с.