Практичне заняття 5. Тема: Визначення параметрів автомобільного двигуна і передавальних чисел трансмісії

 

Визначення максимальної потужності двигуна

Під час руху автомобіля потужність його двигуна витрачається на подолання сил опору: дороги, повітря, тертя в трансмісії, інерції при розгоні автомобіля. При необхідності також враховується сила тяги на крюку.

При розрахунку потужності двигуна виходять з умови забезпечення руху автомобіля з заданою максимальною швидкістю. Для цього використовують формулу [11]:

(5.1)

де V_max - максимальна швидкість автомобіля, км/год;

М_a - повна маса автомобіля;

η_Т - коефіцієнт корисної дії трансмісії: для легкових автомобілів

η_Т = 0,90…0,94, для вантажних автомобілів і автобусів η_Т = 0,84…0,87; для автомобілів підвищеної прохідності η_Т = 0,82…0,85;

η_ГП - коефіцієнт корисної дії гідропередачі; η_Т = 0,96…0,98.

Максимальна потужність двигуна визначається за формулою:

, (5.2)

де коефіцієнти а, b і с приймають: для бензинових двигунів – а = b = с = 1; для чотиритактних дизельних двигунів з неподіленими камерами згорання – а = 0,53; b = 1,56; с = 1,09, для двотактних дизелів – а = 0,87; b = 1,13; с = 1,0.

λ – коефіцієнт швидкохідності двигуна (відношення частоти обертання колінчастого вала двигуна при максимальній швидкості до частоти обертання при максимальній потужності); λ = n_vmax / n_n. Значення коефіцієнта швидкохідності приймають рівними: для швидкохідних (V > 120 км/год) легкових автомобілів з бензиновими двигунами – λ = 0,9…1(λ = 1,0…1,1– двигуни без обмеження частоти обертання колінчастого вала (к. в.); λ = 0,8…0,9 – двигуни з обмеженням частоти обертання к. в. (вантажні автомобілі); λ = 0,9…1,0 – для дизелів.

Максимальну потужність, отриману за формулою (5.2), округлюють у бік збільшення до найближчого цілого значення.

 

Розрахунок і побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

Зовнішня швидкісна характеристика виражає чисельно або у вигяді графіків залежність ефективної потужності Ne, моменту Ме, питомої ge і погодинної Gт витрат палива від частоти обертання n_e колінчастого вала двигуна при повному навантаженні.

При визначенні розрахунковим методом залежності ефективної потужності Ne від числа обертів к. в. двигуна (n_e) використовують формулу С. Р. Лейдермана:

, кВт, (5.3)

де n_N - частота обертання колінчастого вала двигуна при максимальній (N_emax) потужності двигуна, хв.^-1;

N_e і n_e - поточні значення потужності двигуна і частоти обертання колінчастого вала.

Для розрахунків приймають ряд значень (як правило, шість-вісім) n_e в діапазоні від n_min до n_vmax. Вважається, що мінімальна стійка частота обертів колінчастого вала становить: для бензинових двигунів – n_min = 800 хв^-1; для дизелів – n_min =600 хв^-1.

Максимальну частоту обертання (n_vmax) вибирають залежно від типу і коефіцієнта швидкохідності двигуна.

Значення ефективного моменту Ме двигуна визначають за формулою:

M_e = 9550∙ (N_e / n_e), Н∙м. (5.4)

Поточні значення питомої g_e і погодинної Gт витрат палива визначають за формулами:

,г/кВт·год. (5.5)

де g_N - ефективна витрата палива при N_emax; для бензинових двигунів:

g_N = (300…380), г/кВт∙год; для дизелів – g_N = (215…285), г/кВт∙год.

 

Gт = Ne ∙ge∙ 10^-3, кг/год. (5.6)

 

За результатами розрахунків доцільно побудувати таблицю.

 

Для ілюстрації використання методики Лейдермана при розрахунках і побудові зовнішньої характеристики проведемо чисельні розрахунки для бензинового двигуна при наступних вихідних даних.

Вихідні дані:

n_N=5500 хв^-1; n_e = 500…6000 хв^-1; N_emax= 45,069 кВт; g_N = 303 г/кВт·год; а = b = с = 1.

Результати розрахунку параметрів зовнішньої швидкісної характеристики зводимо в таблицю 5.1.

 

Таблиця 5.1– Параметри зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

ne об/хв	ne / nN	(ne / nN)^2	Ne, кВт	Me, Нм	ge, г/кВт*год	Gт, кг/год
n1 = 500	0,09	0,0081	4,388	83,81
n2 = 1000	0,18	0,0324	9,309	88,90	317,25	2,45
n3 = 1500	0,27	0,0729	14,567	92,74
n4 = 2000	0,36	0,1296	19,96	95,32	286,32	4,74
n5= 2500	0,45	0.2025	25,30	96,65
n6 = 3000	0.54	0,2916	30,38	96,72	271,05	6,84
n7 = 3500	0,63	0,3969	35,01	95,53
n8 =4000	0,72	0,5184	38,99	93,09	270,84	8,79
n9 =4500	0.81	0.6561	42,12	84,44
n10 =5000	0,90	0,81	44,21	84,44	286,47	10,57
n11 =5500	1,00	1,00	45,07	78,26		11,44
n12 =6000	1,09	1,1881	44,31	70,52	335,72	12,06

 

Згідно з даними таблиці 5.1 будують зовнішню швидкісну характеристику дви­гуна: графіки Ne = f(n_e); М_e = f(n_e); g_e = f(n_e); G_т = f(n_e). Зразок зовнішньої швидкісної характеристики наведено на рисунку 5.1.

 

Рисунок 5.1– Зовнішня швидкісна характеристика двигуна

 

Визначення параметрів трансмісії автомобіля