Определение внешней скоростной характеристики двигателя
Определение полного веса автомобиля и подбор шин
Тягово-скоростные
Мощность и момент, подаваемые к ведущим колесам подвижного состава
В условиях эксплуатации подвижной состав может двигаться в различных режимах. На всех режимах, кроме наката (выбега) и торможения с отключенным двигателем к ведущим колесам подводится мощность и момент.
При разгоне подвижного состава часть мощности подводимой от двигателя к трансмиссии, затрачивается на раскручивание вращающихся частей двигателя и трансмиссии. Эти затраты мощности равны:
| Ne –Nтр |
Ne – мощность на конце коленчатого вала
Nтр – мощность подводимая к трансмиссии
| - кинетическая энергия вращающихся частей |
С учетом кинетической энергии затраты мощности
Функциональные свойства определяют приспособленность автомобиля к эксплуатации в качестве наземного транспортного средства.
Эти свойства определяют динамику разгона автомобиля, возможность развивать им максимальную скорость, и характеризуются временем (в сек.), необходимым для разгона автомобиля до скорости 100 км/ч, мощностью двигателя и максимальной скоростью, которую может развить автомобиль.
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ
Масса автомобиля определяется из выражений:
▪ для легковых автомобилей и автобусов
| , кг где – собственная масса автомобиля, кг; – номинальная пассажировместимость (число мест в автомобиле включая место водителя), чел; коэффициент 80 - вес одного человека; – коэффициент использования пассажировместимости; -вес багажа, принимаемый равным 100 Н на человека. |
▪ для грузовых автомобилей
| · , кг где – собственная масса автомобиля, кг; – номинальная грузоподъемность, кг; - коэффициент использования грузоподъемност. |
Скоростная характеристика двигателя автомобиля рассматривается в функции вращения коленчатого вала. Скорость движения автомобиля по горизонтальному пути может быть определена с учетом характеристики вращение коленчатого вала и трансмиссии передающей вращение коленчатого вала на движущие колеса. При расчете скоростной характеристики двигателя скорость движения автомобиля используется в единицах измерения в м/с, а указывается по спидометру в км/ч. Пересчет единиц измерения соответствует значениям скорости указанных в таблице
Таблица Расчет скорости в м/с на км/ч
| м/с | 1.0 | 5.0 | 10.0 | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 | 40.0 | |
| км/ч | 3.6 | 18.0 | 36.0 | 54.0 | 72.0 | 90.0 | 108.0 | 126.0 | 144.0 | |
| – сила тяжести автомобиля, Н. , где - масса автомобиля, кг; = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения. | ||||||||||
| Движение автомобиля по горизонтальному пути | ||
| Движение автомобиля по дороге с уклоном |
Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления качения при движении автомобиля на максимальной скорости по горизонтальному пути:
Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления воздуха при движении автомобиля на максимальной скорости по горизонтальному пути
Мощность двигателя в кВт, необходимая для преодоления сопротивления качения и сопротивления воздуха при движении автомобиля на максимальной скорости по пути с уклоном дороги:
где ψ – коэффициент сопротивления дороги с учетом сопротивления качению и уклона дороги, (ψ = f + i; f-коэффициент сопротивления качению; i-коэффициент уклона дороги; i = tg j, j - угол наклона дороги к горизонту).
Таблица Уклон дороги и коэффициент сопротивления дороги
| j - угол наклона дороги к горизонту, град. | Коэффициент сопротивления на уклон дороги, i - коэффициент уклона дороги |
| 0,087 | |
| 0,122 | |
| 0,158 | |
| 0,194 | |
| 0,230 | |
| 0,267 | |
| 0,363 |
Коэффициент сопротивления качению.
где f0 - коэффициент сопротивления качению при движении со скоростью меньше 15…25 м/с. Коэффициент сопротивления качению при движении, для шоссе, с асфальто-бетонным покрытием, принимают f0 =0,02…0,05.
Лобовая площадь и коэффициент обтекаемости составляют:
для легковых автомобилей: F = 2,5…4,0 м2, k= 0,2…0,4 Н∙с2/м4;
для грузовых автомобилей: F = 3,0…6,0 м2, k =0,5…0,9 Н∙с2/м4.
Коэффициент полезного действия трансмиссии (h) принимают постоянным для всех передач:
для легковых автомобилей h = 09...0,92;
для грузовых h = 0,8…0,9.
Зная мощность автомобиля при максимальной скорости ( ) движения ( = 25…40 м/с) можно найти максимальную мощность двигателя при условии движения по горизонтальному пути и движения по дороге с уклоном.
Зная частоту вращения коленчатого вала (к расчету принять 4…5 значений) ne и одно значение nN (при максимальной мощности), задаваясь отношением (ne/nN)=Е, можно найти текущее значение эффективной мощности Ne двигателя.
Текущее значение эффективной мощности двигателя
| ), где Nmax - максимальная эффективная мощность на коленчатом валу; Е = ne/nN – степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя; а,в,с, - постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя (для карбюраторных двигателей - а=в=с=1,0; для дизелей - а= 0,53, в = 1,56, с = 1,09); |
Текущие значения крутящего момента двигателя (Н∙м)
Полученные расчетом значения эффективной мощности (…) и крутящего момента коленчатого вала (…) двигателя заносим в таблицу
Таблица 1.1 Параметры внешней скоростной характеристики двигателя.
| Параметры двигателя | Частота вращения коленчатого вала, n об/мин (ωе=0.105nе) | ||||
| Ne ,кВт | |||||
| Me , Н·м | |||||
| ne/nN |
По данным таблицы 1.1 строится график скоростной характеристики двигателя, при построении графика определить масштабные коэффициенты каждой оси диаграммы.
| Ne – мощность, соответствующая частоте вращения коленчатого вала ne; Me – крутящий момент, соответствующий частоте вращения коленчатого вала ne; MК – кривая крутящего момента коленчатого вала; ge – удельный эффективный расход топлива. л/кВт; GT – расход топлива, л. ne/nN = Е- степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя. ne – частота вращения коленчатого вала при эффективной мощности двигателя; nN- частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя. | |
| Рис. График внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя |
На графике внешней скоростной характеристики отмечаются следующие характерные точки: точка минимальной мощности (расход топлива наибольший), точка максимальной мощности, точка максимального крутящего момента (среднего эффективного давления), точка максимальной частоты вращения коленчатого вала. Эти точки позволяют правильно анализировать скоростную характеристику.