Полноприводный грузовой автомобиль с расчётом прочностных характеристик комбинированного моста
Расчет тягово-динамических характеристик
Общий вид автомобиля приведен на рисунке 1.1.
Рис 1.1 Внешний вид и основные размеры автомобиля.
Основные технические данные автомобиля [2,3]:
Колесная формула 44
Полная масса, кг 7900
Колея, мм 1800
Высота, мм 2820
Длинна, мм 5200
Двигатель:
тип: дизель
Коробка передач:
тип: механическая
Шины: 215/75 R17,5
Для анализа работы автомобильных и тракторных двигателей используются различные характеристики: скоростные, нагрузочные (тягово-динамические) регуляторные, регулировочные и специальные. Обычно все характеристики получают экспериментальным путем при испытаниях двигателей [9].
При проектировании нового двигателя отдельные характеристики (например, скоростная и нагрузочная) могут быть построены расчетным путем. В этом случае ряд параметров определяют по эмпирическим зависимостям, полученным на основании обработки большого числа опытных данных.
Скоростная характеристика показывает изменение мощности, крутящего момента, расходов топлива и других параметров от частоты вращения коленчатого вала. Расчеты базируются на результатах теплового расчета и теплового баланса двигателя и изложены в ряде учебников, пособий. [13]
Тягово-динамические характеристики автомобиля
Мощность двигателя необходимая для достижения максимальной скорости определяется по формуле (1.1).
(1.1)
где – максимальная скорость движения автомобиля, км/ч, (=95);
– полная масса автомобиля, кг, (=7900);
– ускорение свободного падения, м/с2, ();
F – лобовая площадь автомобиля, м2;
k – коэффициент обтекаемости, Н*с2/м4, (k =0,7);
– КПД трансмиссии, ();
(1.2)
где – коэффициент полноты лобовой площади, (= 1)[7];
В – ширина автомобиля, м, (В =1,80 м);
Н – высота автомобиля, м, (Н=2,82 м);
Лобовая площадь трактора рассчитывается согласно формуле (1.2):
F=*В*Н=1*1,8*2,82=5,08 м2
Используя эти данные, рассчитаем мощность двигателя при максимальной скорости по формуле (1.1):
Построение внешней скоростной характеристики [7].
Nex=Ne*, кВт (1.3)
где Nex – эффективная мощность в искомой точке скоростной характеристики двигателя, кВт;
Ne – номинальная эффективная мощность двигателя, кВт;
nx – выбранные значения текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
nN – частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности, об/мин (nN=3500 об/мин)[2].
Согласно формуле (1.3) рассчитываем:
Результаты расчетов сводим в приложение А.
Определение эффективного крутящего момента двигателя
Мех = 9550*, Нм (1.4)
Согласно формуле (1.4) рассчитываем:
Мех= 9550*=9550*=345,8 Н*м
Результаты расчета сводим в приложение А.
Рисунок 1.2 - Эффективная мощность двигателя
Рисунок 1.3 - Эффективный крутящий момент двигателя
Радиус качения вычисляем из следующего выражения:
(1.5)
где d-посадочный диаметр шины, м, (d=0,445);
Вш–высота профиля шины, м, (Вш =0,161);
λш–коэффициент смятия шины, (λш=0,9).
Расчет передаточных отношений трансмиссии.
Значение передаточного числа главной передачи определяют по формуле (1.6):
, (1.6)
где – передаточное число на высшей передаче, ().
Согласно формулы (1.6):
Передаточное число первой передачи определяется по формуле:
(1.7)
где – максимальный коэффициент сопротивления дороги, ()[3];
– максимальный крутящий момент на валу двигателя, Н*м, ();
Вычисляем передаточное число первой передачи согласно (1.7):
Передаточные числа коробки передач, начиная со второй, определяются по формуле:
(1.8)
где – число передач, ();
– номер передачи.
Согласно выражения (1.8) рассчитываем передаточное число второй передачи:
Согласно выражения (1.8) рассчитываем передаточное число третьей и четвертой передачи:
Как указывалось ранее .
Расчет передаточных отношений трансмиссии.
iк= uкп*iгл; (1.9)
где uкп – передаточное число коробки передач;
iгл – передаточное число главной передачи.
Согласно формуле (1.9):
для первой передачи- i1 = u1*iгл =9,57*5,14=49,14;
для второй передачи- i 2= u2*iгл=5,44*5,14=27,94;
для третьей передачи- i 3= u3*iгл =3,09*5,14=15,89;
для четвертой передачи- i 4=u4*iгл =1,76*5,14=9,03;
для пятой передачи- i5=u5*iгл =1*5,14=5,14.
Расчет значений тяговых сил.
Сила тяги на ведущих колесах выражается следующим образом
Рk= ,Н (1.10)
где ik – передаточное отношение трансмиссии;
ηТ – механический к.п.д. трансмиссии (ηТ =0,9)[5];
rК – радиус качения колеса, м, (rК = 0,37 м)[3].
Согласно (1.10) для первой передачи получаем следующее значение силы тяги:
Рk1==
Результаты вычислений сводим в приложение Б.
Расчет значений кинематической скорости.
, км/ч (1.11)
Скорость для первой передачи:
Результаты вычислений сводим в приложение Б.
По данным приложения Б строим тяговую характеристику автомобиля на рисунке 1.4.
1 — на первой передаче; 2 — на второй передаче; 3 — на третьей передаче; 4 — на четвертой передаче; 5–на пятой передаче.
Рисунок 1.4 - Тяговая характеристика автомобиля
Определение силы аэродинамического сопротивления.
(1.12)
где k– коэффициент обтекаемости, Н*с2/м4 (k=0,7 Н*с2/м4) [5];
F – лобовая площадь автомобиля, м2,
Согласно (1.12) получаем следующее значение силы аэродинамического сопротивления:
Результаты вычислений сводим в приложение В.
Расчет динамического фактора.
D= (1.13)
где D – динамический фактор представляет собой остаточную силу тяги автомобиля;
m – полная масса автомобиля, кг,(m =7900 кг).
D==
Результаты вычислений сводим в приложение Г
По данным приложения Г строим график на рисунке1.5.
1 — на первой передаче; 2 — на второй передаче; 3 — на третьей передаче; 4 — на четвертой передаче; 5–на пятой передаче.
Рисунок 1.5 - Динамическая характеристика автомобиля
Сила сопротивления качению
Коэффициент сопротивления качению в зависимости от скорости приближенно можно выразить по формуле:
(1.14)
Согласно (1.14) рассчитываем значение коэффициента:
Результаты вычислений сводим в приложение Д.
Сила сопротивления качению определяется выражением:
Pf = f*m* g, H (1.15)
Согласно (1.15) производим вычисления для высшей передачи:
Pf = f*m* g=0,0134*7900*9,81=1038,6 H
Рассчитанные значения сводим в приложение Е.
Силовой баланс автомобиля.
Значения сил сопротивления (см. приложения В и Е) и силы тяги (см. приложение Б) для пятой передачи сводим в приложение Ж.
По данным приложения Ж строим график на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6 - Силовой баланс автомобиля
1 – Pk1, сила тяги на ведущих колесах на первой передаче; 2– Pk2, сила тяги на ведущих колесах на второй передаче; 3– Pk3, сила тяги на ведущих колесах на третьей передаче; 4 – Pk4, сила тяги на ведущих колесах на четвертой передаче; 5 – Pk5, сила тяги на ведущих колесах на пятой передаче; 6 – Pw, сила сопротивления воздуха; 7 – Рf, сила сопротивления качения; 8 –Pw+Pf .
Мощностной баланс автомобиля на высшей передаче
Мощностной баланс автомобиля на каждой передаче показывает соотношение между мощностью, которой обладает автомобиль на данной передаче и мощностью, которую требуется потратить для движения с данной скоростью [5].
Мощность на ведущих колесах.
, кВт (1.16)
Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качения.
, кВт (1.17)
Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха.
, кВт (1.18)
Вычисления производим для пятой передачи, согласно (1.16), (1.17) и (1.18):
.
Результаты вычислений сводим в приложение З.
По данным приложения З строим график представленный на рисунке 1.7.
Рисунок 1.7 - Мощностной баланс автомобиля
1 – Nk, мощность на ведущих колесах; 2 – Nw, мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха; 3 – Nf, мощность, затрачиваемые на преодоление сопротивления качения; 4 –Nw+Nf .
Расчет расхода топлива
Топливно-экономическая характеристика определяется удельным эффективным расходом топлива по формуле:
(1.19)
где gN – удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя, (=220) [5];
kn – коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от оборотов коленчатого вала двигателя;
kN – коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя.
Удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности для бензиновых двигателей составляет 300...340 г/(кВт*ч), а для дизелей- 220...260 г/(кВт-ч) [5].
Коэффициент kn (приложение И) определяется в зависимости от отношения оборотов коленчатого вала двигателя при текущем и максимальном значениях мощности [5].
Коэффициент KИ определяется в зависимости от степени использования мощности двигателя И. Степень использования мощности двигателя И определяется из соотношения:
(1.20)
Производим расчет для пятой передачи и двух значений.
Согласно формуле (1.20):
Результаты вычислений сводим в приложение К.
Согласно (1.19) рассчитываем ge:
Уравнение расхода топлива автомобилем:
(1.21)
где ρт – плотность топлива, ( =0,74 кг/л) [5];
ηтр – КПД трансмиссии;
V – скорость движения автомобиля, км/ч.
Согласно (1.21) для пятой передачи получаем:
По полученным значениям зависимости расхода топлива строим график топливной экономичности автомобиля приведенный на рисунке 1.8.
Рисунок 1.8 - Удельный расход топлива
Рисунок 1.9 - Путевой расход топлива
- Характеристика ускорения автомобиля
- Конструкция комбинированного моста
- Расчет параметров зубчатого конического соединения
Самое популярное:
Термогазодинамический расчет основных параметров двигателя типа ТВаД
Техническое развитие авиационных
двигателей в значительной степени предопределяет завоевание авиацией
качественно новых показателей и областей применения. Таковы, например,
революционные преобразования в авиационной технике, связанные с внедрением
газотурбинных и реактивных двигателей, п ...
Особенности газораспределительного механизма автомобиля ВАЗ 2110
механизм двигатель
Газораспределительный механизм автомобиля ВАЗ 2110 служит
для своевременного открытия впускных клапанов, обеспечивая газообмен в двигателе
согласно рабочему циклу двигателя и порядку работы цилиндров.
Под газообменом следует понимать смену рабочего тела в
цилиндре ...
Крытый вагон для перевозки живности на дальние расстояния
Вагоном называется единица железнодорожного подвижного состава,
предназначенная для перевозки пассажиров и грузов. При всем разнообразии типов
и конструкций вагонов они имеют общие основные элементы: кузов, ходовые части,
ударно-тяговые приборы и тормоза.
В данное время современный пар ...