Материал: 3523
6
По данным Д.П. Великанова, значение ηсн можно определить по табл.
1.1.
Таблица 1.1 Зависимость коэффициента тары от силы тяжести груза
Gгр*104, |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ηсн |
1,25 |
1,0 |
0,77 |
0,72 |
0,66 |
0,63 |
0,54 |
0,45 |
0,37 |
Распределение силы тяжести по осям полностью груженого автомобиля можно приближенно определить по следующим зависимостям:
Для грузовых автомобилей и автобусов
G1 ≈ 1/3 Ga , G2 ≈ 2/3 Ga.
Для легковых автомобилей
G1≈ G2=0,5Ga .
Высота центра масс
Нд = (0,18…0,22)L – легковые, Нд = (0,25…0,35)L – грузовые,
где L – база автомобиля, м (берется по прототипу).
1.2 Подбор шин
Для подбора шин необходимо определить нагрузку, приходящуюся на наиболее нагруженное колесо автомобиля. На задней оси у грузовых автомобилей с колесной формулой 4K2 обычно монтируется четыре шины, однако каждая шина задней оси испытывает большую весовую нагрузку, чем шина передней оси, поэтому подбор шин для грузового автомобиля производится по весовой нагрузке, приходящейся на одну заднюю шину
GK 2 = G2 , Н,
K
где К– количество шин на задней оси автомобиля.
По величине рассчитанной нагрузки, заданной максимальной скорости движения автомобиля Vmax и типу автомобиля по справочнику [4] выбирается шина.
При тяговых расчетах можно принять допущение, что
rД = rK = rСТ , м,
где rд– динамический радиус колеса, м, rk– радиус качения колеса, м,
rсm– статический радиус колеса, м (дается в справочнике [4]).
7
1.3 Определение максимальной и стендовой мощности двигателя
1.3.1 Если задана наибольшая скорость автомобиля Vmax, то необходимо определить потребную мощность Nν двигателя для движения с заданной скоростью в определенных дорожных условиях.
Поскольку при максимальной скорости движения продольное ускорение автомобиля отсутствует, ja = 0, то из уравнения мощностного двигателя
|
1 |
Ga |
ψ γ Va max |
|
k |
b |
F V 3 |
|
|
||
NV = |
|
|
|
|
+ |
|
a max |
|
|||
ηmp |
|
|
1000 |
|
|
|
1000 |
, кВт, |
(1.6) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где F– лобовая площадь автомобиля, м2. |
|
|
|||||||||
Для грузовых автомобилей и автобусов |
|
|
|||||||||
F = B1 H Г , м2 |
|
|
|
|
|
(1.7) |
|||||
Для легковых автомобилей |
|
|
|
|
|
|
|||||
F = 0,78 BГ HГ , м2 |
|
|
|
|
|
(1.8) |
|||||
где Br, Hr– соответственно габаритные ширина и высота автомобиля, м, B1– колея передних колес автомобиля, м.
Суммарное дорожное сопротивление Ψν при движении с максимальной скоростью определяется соответствующим образом.
Для легковых автомобилей
|
2 |
|
|
|
1 |
+ Va max |
|
|
|
Ψν= fν=fo |
|
1500 |
, |
(1.9) |
|
|
|
||
где fo– коэффициент сопротивления качению при скорости меньшей 16,6 м/с (60 км/ч), значения fo для различных дорог даны в табл. 1.2.
Для грузовых автомобилей и городских автобусов
Ψν= fν+(0,01…0,02), (1.10) где fν– подсчитывается по формуле для горизонтального асфсльтобетонного покрытия в отличном состоянии.
Коэффициент полезного действия трансмиссии ηmp определяется в зависимости от типа автомобиля и главной передачи:
–для легковых автомобилей – 0,88…0,92,
–грузовые и автобусы с одинарной и главной передачей – 0,85…0,90,
–с двойной передачей – 0,82…0,90,
–полноприводные автомобили – 0,78…0,84.
8
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
Коэффициенты сцепления φ и сопротивления качению fo |
||||
Тип дороги |
|
Коэффициенты |
|
|
|
|
fo |
Состояние поверхности |
|
|
|
|
Сухая |
Мокрая |
|
|
|
φ |
φ |
Асфальто- и цементно-бетонное |
|
|
|
|
покрытие: |
|
|
|
|
в отличном состоянии |
0,012…0,018 |
0,7…0,8 |
0,35…0,45 |
|
|
|
|
|
|
в удовлетворительном состоянии |
0,018…0,020 |
0,7…0,8 |
0,35…0,45 |
|
Щебеночное покрытие |
0,04…0,07 |
0,6…0,7 |
0,30…0,40 |
|
Грунтовая дорога: |
|
|
|
|
сухая укатанная |
0,03…0,05 |
0,5…0,6 |
|
|
после дождя |
0,05…0,15 |
0,4…0,5 |
0,2…0,4 |
|
Песок |
0,10…0,30 |
0,2…0,3 |
0,4…0,5 |
|
Снег укатанный |
0,07…0,10 |
0,2…0,3 |
0,2…0,3 |
|
Гололед |
0,05…0,07 |
0,05…0,15 |
0,05…0,15 |
|
Коэффициент обтекаемости kb выбирается из табл. 1.3. |
|
|||
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
Коэффициент обтекаемости |
|
|||
Автомобили |
|
|
Kb, кг/м3 |
|
легковые: с закрытым кузовом |
|
0,20…0,35 |
|
|
с открытым кузовом |
|
0,40…0,50 |
|
|
грузовые |
|
0,60…0,70 |
|
|
гоночные |
|
0,13…0,15 |
|
|
Автобусы |
|
0,25…0,40 |
|
|
После определения мощности, потребной для движения автомобиля с заданной скоростью, определяется с учетом работы ограничителя оборотов максимальная мощность двигателя
Nν |
|
|
Ne max= a λ + b λ2 − c λ3 |
, кВт |
(1.11) |
где λ– коэффициент ограничения оборотов, определяется по табл. 1.4
λ= ων ,
ωN
где ων– угловая скорость коленчатого вала двигателя, соответствующая максимальной скорости автомобиля Vamax, с-1;
9
ωΝ– угловая скорость коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя, с-1.
Таблица 1.4
Коэффициент ограничения оборотов
Тип двигателя и область его применения |
λ |
||
Карбюраторный |
без ограничения |
(легковые |
1,1…1,3 |
автомобили) |
|
|
|
Карбюраторные |
с ограничителями |
(грузовые, |
0,8…0,9 |
городские автобусы) |
|
|
|
Дизельный |
|
|
1,0 |
Коэффициенты a, b, c выбираются по табл. 1.5.
Таблица 1.5 Коэффициенты для построения внешней скоростной характеристики двигателя
Тип двигателя |
|
Коэффициенты |
|
|
а |
b |
c |
Карбюраторный |
1 |
1 |
1 |
Дизельный |
0,53 |
1,56 |
1,09 |
четырехтактный |
|
|
|
Максимальная стендовая мощность двигателя определяется по формуле |
|||
Nст = А Ne max ,кВт |
|
(1.12) |
|
где А=1,1…1,2 – коэффициент, учитывающий уменьшение мощности двигателя в эксплуатационных условиях вследствие установки глушителя, генератора и др.
Стендовая мощность используется лишь для сравнения с данными заводских испытаний, для дальнейших расчетов не используется.
1.3.2 Если задана максимальная мощность двигателя Nemax, то необходимо с учетом работы ограничителя определить максимальную скорость, которую будет в заданных дорожных условиях развивать автомобиль.
Задача решается графическим методом в следующей последовательности. Определяется потребная мощность двигателя
Nv = Ne max (a λ + b λ2 − c λ3 ), кВт |
(1.13) |
С учетом потерь в трансмиссии определяются необходимые затраты мощности двигателя для преодоления воздушных и дорожных сопротивлений
|
|
Ga ψ Va |
|
k |
3 |
|
|
Nд + Nв |
|
+ |
в F Va |
|
(1.14) |
||
|
|
|
|||||
= |
1000 |
|
1000 |
, кВт |
|||
|
|
|
|
|
|
Значение скорости Va в формуле (1.14) выбирается в области ожидаемой
Vamax.
10
В момент достижения равенства (Nд+Nв)/ηmp= Nν автомобиль будет развивать максимальную скорость. Обнаружение этой точки удобно производить графически по рис. 1.1.
Рис. 1.1 Схема к определению максимальной скорости автомобиля
1.4 Внешняя скоростная характеристика двигателя
После определения максимальной мощности двигателя Nemax производятся расчеты для построения внешней скоростной характеристики двигателя.
На первичном этапе выбирается угловая скорость ωN вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя. Обычно угловая скорость ωN коленчатого вала при Nemax находится в пределах:
Карбюраторные двигатели легковых автомобилей ωN = 500…580 с-1 Карбюраторные двигатели грузовых автомобилей ωN = 270…500 с-1 Дизельные ωN = 210…320 с-1
Меньшие угловые скорости ωN относятся к двигателям большого литража. Выбрав угловую скорость ωN, задаются промежуточными значениями
угловых скоростей ω в интервале от ωmin до ωmax. ωmin ≤ ω ≤ωmax.
ωmin = 0,2ωN; |
ωmax.= ων = ωN*λ |
Текущие значения мощности определяют по эмпирической зависимости Лейдермана–Красикова: