1.
Внешняя скоростная характеристика двигателя
ЗМЗ-53
Внешняя скоростная характеристика
представляет собой зависимость эффективной мощности
[кВт],
эффективного крутящего момента
[Н·м], удельного расхода топлива
[г/кВт·ч], часового расхода топлива
[кг/ч],
от частоты вращения коленчатого вала [об/мин] при установившемся режиме работы двигателя и максимальной подаче топлива.
Определение текущего значения эффективной мощности , [кВт] от частоты вращения коленчатого вала двигателя производится по эмпирической зависимости, предложенной С.Р. Лейдерманом:
,
где – максимальная эффективная мощность двигателя [кВт];
– текущая частота вращения [об/мин];
– частота вращения при максимальной мощности [об/мин];
Для бензинового двигателя коэффициенты =1 и =1
Определение наименьшей устойчивой – и максимальной – частот вращения коленчатого вала [об/мин]
=0,13·n
N
;
= 0,13·3200 = 416 об/мин
Т.к. на двигателе установлен ограничитель частоты вращения коленчатого вала, то:
=1,2· n
N
;=1,2·3200 = 3840 об/мин
= 11,7 кВт
Значения эффективной мощности двигателя сводятся в таблицу 1
Определение мощности НЕТТО двигателя , [кВт]
= 0,9·; = 0,9·11,7 = 10,5 кВт
Значения мощности НЕТТО двигателя сводятся в таблицу 1
Определение эффективного крутящего момента двигателя , [Н·м]
=9550·; == 279,3 Н·м
Значения эффективного крутящего момента двигателя сводятся в таблицу 1
Определение крутящего момента двигателя НЕТТО , [Н·м]
= 0,9·; = 0,9·279,3 = 251,4 Н·м
Значения крутящего момента двигателя НЕТТО сводятся в таблицу 1
Определение удельного расхода топлива , [г/кВт·ч]
,
где – минимальный удельный расход топлива[г/кВт·ч]
= 327,2 [г/кВт·ч]
Значения удельного расхода топлива двигателя сводятся в таблицу 1
Определение часового расхода топлива двигателя , [кг/ч]
= 3,8кг/ч
Значения часового расхода топлива двигателя сводятся в таблицу 1
2. Тяговый баланс автомобиля
Тяговый баланс автомобиля
– это совокупность графиков зависимостей силы тяги на ведущих колесах , [Н] (на различных передачах), а также суммы сил сопротивления качению , [Н] и воздуха , [Н] от скорости движения автомобиля [км/ч]
Расчет сил тяги на колесах для каждой передачи , [Н]
,
где – коэффициент полезного действия трансмиссии;
– передаточное число трансмиссии;
– радиус качения колеса, [м]
,
где – передаточное число коробки переменных передач
– передаточное число главной передачи
Радиус качения колеса , [м] для радиальной шины определяется как:
КПД трансмиссии определяется:
,
где K
– число пар цилиндрических шестерен в трансмиссии автомобиля, через которые передается крутящий момент на -той передаче;
L
– число пар конических или гипоидных шестерен;
M
– число карданных шарниров.
Расчет скорости движения автомобиля для каждой передачи , [км/ч]
Расчет силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 1-й передаче
м
Н
км/ч
Значения силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 1-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчет силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 2-й передаче
Н
км/ч
Значения силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 2-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчет силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 3-й передаче
Н
км/ч
Значения силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 3-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчет силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 4-й передаче
Н
км/ч
Значения силы тяги на колесах и скорости автомобиля на 4-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчет силы сопротивления качению колес автомобиля по дорожному покрытию , [Н]
,
где – масса полностью загруженного автомобиля, [кг]
= 9,8 – ускорение свободного падения, [м/с2
]
– коэффициент сопротивления качению автомобильного колеса
,
где = 0,018 – коэффициент сопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону;
= 0,03 – коэффициент сопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге.
Расчет коэффициента сопротивления качению колеса и силы сопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону , [Н]
Н
Расчет коэффициента сопротивления качению колеса и силы сопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге, [Н]
Н
Значения сил сопротивления качению колес автомобиля сводятся в таблицу 3
Расчет силы сопротивления воздуха действующей на автомобиль , [Н]
,
где – коэффициент обтекаемости формы автомобиля, [кг/м3
]
– площадь МИДЕЛЯ – площадь проекции автомобиля на плоскость перпендикулярную продольной оси, [м2
].
[кг/м3
],
где – коэффициент аэродинамического сопротивления;
= 1,225 [кг/м3
] – плотность воздуха
[м2
],
где – колея передних колёс автомобиля, [м]
– наибольшая высота автомобиля, [м]
м2
кг/м3
Н
Значения сил сопротивления воздуха автомобиля сводятся в таблицу 3
;
Н укатанная снеж. дорога
Н мокрый асфальт
Н сухая грунт. дорога
Н сухой асфальт
3. Динамический фактор автомобиля
Динамический фактор автомобиля
представляет собой совокупность динамических характеристик, номограммы нагрузок автомобиля.
Динамическая характеристика
– это зависимость динамического фактора автомобиля с полной нагрузкой
от скорости его движения
.
Динамическим фактором
автомобиля
называется отношение разности силы тяги и силы сопротивления воздуха к весу автомобиля:
.
Расчет динамического фактора и силы сопротивления воздуха , [
H
] на 1-ой передаче
Н
Значения динамического фактора и силы сопротивления воздухана 1-й передаче сводятся в таблицу 4
Расчет динамического фактора и силы сопротивления воздуха , [
H
] на
2-ой передаче
Н
Значения динамического фактора и силы сопротивления воздухана 2-й передаче сводятся в таблицу 4
Расчет динамического фактора и силы сопротивления воздуха , [
H
] на
3-ей передаче
Н
Значения динамического фактора и силы сопротивления воздухана 3-й передаче сводятся в таблицу 4
Расчет динамического фактора и силы сопротивления воздуха , [
H
] на
4-ой передаче
Н
Значения динамического фактора и силы сопротивления воздухана 4-й передаче сводятся в таблицу 4
Расчет суммарного коэффициента сопротивления дороги
С учетом того, что автомобиль движется по ровной, горизонтальной поверхности дороги, то
Значения коэффициентов сопротивления качению колес по асфальтобетону и по грунтовой дороге берутся из таблицы 3
Значения коэффициента суммарного сопротивления движения автомобиля по асфальтобетону и по грунтовой дороге сводятся в таблицу 5
мм
мм
=>
4. Характеристика ускорений автомобиля
Хар
– это зависимость ускорений автомобиля от скорости
, [м/с2
], при его разгоне на каждой передаче.
Величину ускорений
, [м/с2
]
при разгоне автомобилей рассчитывают из выражения:
,
где – коэффициент суммарного дорожного сопротивления по асфальтобетонному покрытию ( = );
– коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс при разгоне автомобиля
,
где – момент инерции маховика и разгоняющихся деталей автомобиля, [кг/м2
];
– момент инерции колес автомобиля, [кг/м2
];
n=4 – общее число колес автомобиля
Таким образом, величина коэффициента показывает, во сколько раз увеличиваются
силовые и мощностные затраты
, связанные с разгоном автомобиля, по причине
разгона вращающихся масс автомобиля (двигателя, шестерен и валов трансмиссии, колес и связанных с ними деталей)
Расчет величины ускорения при разгоне автомобиля на 1-ой передаче
м/с2
Значения величины ускорения при разгоне автомобиля на 1-ой передаче сводятся в таблицу 5
Расчет величины ускорения при разгоне автомобиля на 2-ой передаче
м/с2
Значения величины ускорения при разгоне автомобиля на 2-ой передаче сводятся в таблицу 5
Расчет величины ускорения при разгоне автомобиля на 3-ей передаче
м/с2
Значения величины ускорения при разгоне автомобиля на 3-ей передаче сводятся в таблицу 5
Расчет величины ускорения при разгоне автомобиля на 4-ой передаче
м/с2
Значения величины ускорения при разгоне автомобиля на 4-ой передаче сводятся в таблицу 5
5. Характеристика времени и пути разгона автомобиля
Характеристика разгона
представляет собой зависимости времени
t
=
f
(
Va
),
[c] и пути S
=
f
(
Va
),
[м], разгона полностью загруженного автомобиля, на отрезке ровного, горизонтального шоссе с асфальтобетонным покрытием. Для определения времени разгона воспользуемся графиком зависимости ja
z
= f
(Va
).
Время разгона
Время движения автомобиля, при котором его скорость возрастает на величину , определяется по закону равноускоренного движения:
,
где: км/ч
– значение ускорения в начале интервала, [м/с2
]
– значение ускорения в конце интервала, [м/с2
]
Суммарное время разгона автомобиля на заданной передаче от минимальной скорости Va
min
до максимальной скорости Va
max
находят суммированием времени разгона на интервалах:
где: q
– общее число интервалов.
Определение значений времени разгона автомобиля
м/с2
км/ч
с
Значения времени разгона автомобиля сводятся в таблицу 6
Путь разгона
, [м] – путь, проходимый автомобилем за время
– значение скорости в начале интервала, км/ч
– значение скорости в конце интервала, км/ч
– время движения автомобиля, при котором его скорость возрастает на величину
Путь, проходимый автомобилем при его разгоне, от минимальной скорости
Va
min
= 0 до максимальной – Va
max
, находят суммированием расстояний на интервалах:
, [м]
где: q
– общее число интервалов.
Путь, пройденный автомобилем за время переключения передачи с индексом на передачу с индексом составляет:
Определение значений пути разгона
с
км/ч
м
Значения пути разгона автомобиля сводятся в таблицу 6
6. Мощностной баланс автомобиля
Мощностной баланс
автомобиля представляет собой совокупность зависимостей мощностей на ведущих колесах автомобиля
, [кВт], для всех передаточных чисел трансмиссии, мощностей сопротивления дороги
, [кВт], и воздуха
, [кВт], от скорости движения , [км/ч].
Расчет мощности, приведенной от двигателя к колесам автомобиля, на каждой передаче, [кВт]
Расчет мощности, приведенной от двигателя к колесам автомобиля, на 1-ой, 2-ой и 3-ей, передачах
кВт
Значения мощности, приведенной от двигателя к колесамна 1-ой, 2-ой, 3-ей передачах сводятся в таблицу 7
Расчет мощности, приведенной от двигателя к колесам автомобиля на 4-ой передаче
кВт
Значения мощности, приведенной от двигателя к колесамна 4-й передаче сводятся в таблицу 7
Расчет мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха , [кВт]
кВт
Значения мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха сводятся в таблицу 7.
Расчет мощности суммарного сопротивления дороги , [кВт]
,
где – , причем – сила, затрачиваемая на преодоление автомобилем подъема. Так как автомобиль движется по ровной горизонтальной поверхности дороги, то .
и принимаем из таблицы 3
Расчет мощности сопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону
кВт
Расчет мощности сопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге
кВт
Значения мощности сопротивления качению колес автомобиля сводятся в таблицу 8.
7. Топливно-экономическая характеристика автомобиля
Топливно-экономическая характеристика
автомобиля позволяет определять расход топлива в зависимости от скорости его движения. Она представляет собой график зависимости путевого расхода топлива от скорости автомобиля.
Значения путевого расхода топлива , [л/100 км] определяют по выражению:
,
где - часовой расход топлива, [кг/ч],
,
где:
– функция зависимости удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя, [г/кВт×ч];
- суммарная мощность сопротивления движению автомобиля, [кВт];
– коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива
в зависимости от коэффициента использования мощности двигателя .
,
где: – плотность топлива, [г/см3
];
, [г/см3
] – плотность бензина;
Определение путевого расхода топлива на 3-й передаче по асфальтобетону.
кг/ч
л/100 км
Значения путевого расхода топлива на 3-й передаче по асфальтобетону сводятся в таблицу 9
Определение путевого расхода топлива на 3-й передаче по грунту
кг/ч
л/100 км
Значения путевого расхода топлива на 3-й передаче по грунту сводятся в таблицу 9
Определение путевого расхода топлива на 4-й передаче по
асфальтобетону
кг/ч
л/100 км
путевого расхода топлива на 4-й передаче по асфальтобетону сводятся в таблицу 9
Определение путевого расхода топлива на 4-й передаче по
грунту
кг/ч
л/100 км
путевого расхода топлива на 4-й передаче по грунту сводятся в таблицу 9
Заключение
В данной курсовой работе я провел тяговый расчет автомобиля
ГАЗ 53А
с двигателем ЗМЗ – 53
. Построил внешнюю скоростную характеристику двигателя. Вычислил тягу, динамику и ускорения автомобиля на разных передачах КПП. Также произвел расчет времени и пути разгона автомобиля, баланс мощностей и экономичность двигателя на данной передаче по разным типам дорожных покрытий.
Список литературы
1. Конструкция, расчет и потребительские свойства изделий. Методические указания по курсовому проектированию. Составитель А.И. Федотов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. Часть 1–41 с.