Расчет и построение тяговых и динамических характеристик

Автомобиля.

В курсовом проекте должны быть рассчитаны и построены гра­фики силового и мощностного баланса автомобиля, динамическая характеристика, графики ускорения, времени и пути разгона автомобиля для движения его с

полной нагрузкой на всех передачах.

Расчеты производятся для всех основных передач для 10...12 скоростных режимов работы двигателя от минимально устойчивой до номинальной (максимальной) частоты вращения двигателя. При расчетах обычно принимаются следующие допущения: 1) коэффициент сопротивления качению и механический КПД трансмиссии принимают­ся постоянными, независящими от скорости движения автомобиля, включенной передачи и степени нагрузки двигателя; 2) движение автомобиля рассматривается на горизонтальном участке при уста­новившейся скорости движения.

Для выбранных скоростных режимов рассчитываются:

1) касательная сила тяги автомобиля

, кН

где M_к, кН·м и N_е, кВт - крутящий момент и мощность двига­теля при расчетном режиме работы, определяемые по скоростной харак­теристике;

i _тр = i _{к ·}i₀ - передаточное число трансмиссии на расчетной пере­даче;

- механический КПД трансмиссии (1 с.31);

r_к - радиус качения ведущих колес, м;

n - частота вращения двигателя, мин^-1.

2) скорость движения автомобиля

, км/ч; V=V/3,6, м/с

3) сила сопротивления воздуха

, Н

Значения коэффициента обтекаемости приведены в учебнике (/1/ с.15):

F - площадь лобовой поверхности автомобиля, м².

4) сила суммарного сопротивления дороги

, Н

Если не заданы дорожные условия, то коэффициент суммарного сопротивления дороги следует принять в пределах =0,025...0,04.

5) составляющие мощностного баланса

, кВт

где , кВт - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений дороги;

, кВт - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха;

, кВт - мошность, затрачиваемая на ускорение (замедление) движения автомобиля;

N_к, кВт - мощность на ведущих колесах автомоби­ля.

При максимальной скорости движения N_j=0 и или ,

где N_н - номинальная мощность дизеля, или

N_max - максимальнaя мощность карбюраторного двигателя;

- механический КПД трансмиссии.

6) динамический фактор автомобиля.

где G=9,81m, Н - полный вес автомобиля (сила тяжести).

7) ускорение автомобиля

, м/с²

где g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

= 1,05+0,05_* i_к коэффициент учета вращающихся масс;

i _к - передаточное число коробки передач.

Тяговые и динамические характеристики автомобиля рассчиты­ваются на ЭВМ по программе "Расчет тяговых и динамических характеристик автомобиля”. Шифр программы TDXAI.BA.

Для использования программы должны быть определены и впи­саны:

N_н = кВт - номинальная мощность двигателя, для карбюраторного двигателя N_max = кВт - максимальная мощность;

n_н = мин - номинальная частота вращения дизеля, для карбюра­торного двигателя - n_max - максимальная частота вращения;

r_к - радиус качения ведущих колес;

G = кН - сила тяжести автомобиля;

= КПД трансмиссии (принимается одинаковым для всех передач, включая и прямую передачу);

- коэффициент суммарного сопротивления дороги;

f - коэффициент сопротивления качению;

= Н·с2 /м - коэффициент сопротивления воздуха, принятый в тяговом расчете автомобиля;

i _к1, i _к2, i _к3 и т.д. - передаточные числа коробки передач;

i ₀ - передаточное число главной передачи;

F=м² - площадь лобовой поверхности автомобиля;

a, b, c- опытные коэффициенты, принятые при расчете скорост­ной характеристики.

В программе и таблице расчета приняты обозначения:

N_ex - расчетное значение мощности двигателя N_ex, кВт;

W_x - расчетная скорость движения автомобиля W_x, км/ч;

P_к - касательная сила тяги P_к, кН;

P_w - сила сопротивления воздуха P_w, кН;

D - динамический фактор D;

N_w - мощность сопротивления воздуха N_w, кН;

N_к - мощность на ведущих колесах автомобиля N_к, кВт;

- мощность на преодоление сопротивления дороги N_ψ,кВт;

По результатам расчета на втором листе проекта (см. рис.3) строятся графики тягового (силового) и мощностного баланса, ди­намическая характеристика и ускорение от скорости движения ав­томобиля. Характер кривых и методика построения изложены в рекомендуемой литературе /1/, /5/.

Графики времени и пути разгона ввиду отсутствия точно выра­женной аналитической связи между ускорением и скоростью движе­ния строятся графоаналитическим способом. Для этого строится график величин обратных ускорениям 1/j=f(v) (рис.14).

На этом графике заштрихованная элементарная площадка представля­ет собой в масштабе подинтегральное выражение интеграла, выражающего время разгона ; где V в км/ч.

Поэтому любая площадка, ограниченная кривой 1/j, осью абсцисс и двумя ординатами, представляет собой время разгона в данном интервале скоростей. Разбив площадь графика вертикальными лини­ями на отдельные участки, находят (приближенно) площадь каждого участка. Обычно длину участков принимают одинаковой и равной 10 км/ч, т.е. км/ч. Площадь первого участка представляет собой время разгона автомо­биля от скорости V_min до V₁, площадь второго участка - вре­мя разгона от скорости V₁ до скорости V₂ и т.д.

; и т.д.

где 1/j_ср1; 1/j_ср2 и т.д. средние значения величины обратной ускорению, соответственно, на первом, втором и т.д. участках.

 

 

 

Рис.14. График обратной величины ускорению

 

Так, для некоторых интервалов скоростей разгон может быть выполнен на нескольких передачах, то время разгона следует отмечать номером передачи, например:

и и т.д.

Время разгона от минимальной скорости движения до скоростей V₁, V₂, V₃ будет:

до V₁ – t₁ =

до ₎ и

Значения времени разгона автомобиля наносят на график и по­лученные точки соединяют плавной кривой, выражающей зависимости времени разгона от скорости движения автомобиля (рис.15). Резу­льтаты расчетов записываются в табличной форме.

Таблица 15.