Содержание.
ВВЕДЕНИЕ.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА И КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА АВТОМОБИЛЯ.
2. РАСЧЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ
3. ВНЕШНИЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.
4. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.
5. РАЗГОН И ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ.
6. МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС И ПУТЕВОЙ РАСХОД ТОПЛИВА.
7. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯ НА ЗАДАННОМ МАРШРУТЕ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
СОДЕРЖАНИЕ.
Введение.
Микроавтобус РАФ-2203 выпускался Рижским опытным автобусным заводом на базе автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Он относится к автобусам особо малого класса и использовался, в основном, как маршрунное такси, а так же оборудовался для нужд скорой медицинской помощи. В настоящее время данный автомобиль практически не используется, но его можно еще увидеть в качестве скорой медицинской помощи, а так же модернизированные грузо-пассажирские варианты «Рафика» у частных владельцев.
Цель курсовой работы – расчет различных характеристик автомобиля и их оценка. Курсовая работа состоит из следущих последовательно выплненых этапов:
расчет удельных показателей;
расчет внешних скоростных характеристик двигателя;
расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля;
расчет характеристик разгона и торможения;
расчет мощностных и топливно-экономических характеристик.
Расчитанные значения характеристик сравнивались со значениями стендовых испытаний и по необходимости указывались причины их расхождения.
По рассчитанным удельным показателям можно оценить эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203:
1. Микроавтобус РАФ-2203 относится к автобусам особо малого класса и использовался как маршрутное такси, а так же оборудывался для скорой медицинской помощи и других надобностей. Это целевое назначение микроавтобуса РАФ-2203 обусловленно его колесной формулой (4х2.1), его проходимостью и вместимостью пассажиров (до 11 человек). Особенность конструкции состоит в том, что он базируется на шасси легкового автомобиля. Отсюда его динамика, большая, по сравнению с микроавтобусом УАЗ-2206, маневренность и скорость – 125 км/ч.
Микроавтобус УАЗ-2206 относится к автобусам местного сообщения. Эта машина, с двумя ведущими мостами, может перевозить не более 10 человек и до 200 кг груза, развивать скорость до 95 км/ч.
Составим таблицу, по каторой можно будет судить о проходимости и маневренности двух микроавтобусов РАФ-2203-01 и УАЗ-2206.
Из приведенных в таблице №3 данных видно, что микроавтобус РАФ-2203 является более более маневренным, чем УАЗ-2206, но менее проходимым.
2. По значениям показателя удельной мощности можно оценить запас мощности двигателей двух микроавтобусов. Так как значение этого показателя для микроавтобуса РАФ-2203 больше, чем для УАЗ-2206, то это означает, что двигатель автомобиля РАФ-2203 обладает большим запасом мощности, чем двигатель автомобиля УАЗ-2206.
3. Так ка для обоих микроавтобусов значение отношения хода поршня к диаметру цилиндра равно 1, то можно предположить, что двигатели, устанавливаемые на этих автобусах, с небольшой долей вероятности относятся к быстроходным.
И представленных в таблице №5 и на графике данных видно, что стендовые и расчетные значения характеристик совпали. Это свидетельствует о точности формул, по которым рассчитывались внешние скоростные храктеристики.
4. Тягово-скоростные характеристики автомобиля.
Тягово-скоpостные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются по рассчитанным внешним скоростным характеристикам. Расчет выполняется для всех передач, и на основании полученных результатов делается заключение о тяговых и динамических свойствах автомобиля. В проекте представлены в табличном и графическом виде следующие характеристики:
- скорости движения на разных передачах;
- тяговые усилия на ведущих колесах на разных передачах;
- силы сопротивления движению;
- динамический фактоp на разных передачах при полной и частичной загрузке автомобиля (динамический паспорт).
Расчет состоит в вычислении в заданном диапазоне частот (700 – 5600) вращения коленчатого вала n, скорости движения автомобиля V(n), тяговых усилий на ведущих колесах Pk(n), сил сопротивления движению Pf(n) и Pw(n), динамического фактора по тяге Dk(n) и сцеплению колес Df(n) на разных передачах по формулам:
На график динамической характеристики наносятся значения f0 и ? в том же масштабе, что и Dk. Величена f0 определяет передачу, на которой автомобиль может равномерно двигаться по ровной дороге.
Максимальный подъем, который способен преодолеть автомобиль, определяется по формуле:
?=?-f0
Максимальная величина дорожного сопротивления, преодолеваемого на
- первой передаче: ?1=0,256
- второй передаче: ?2=0,165
- третьей передаче: ?3=0,103
- четвертой передаче: ?4=0,07
Максимальный подъем, который способен преодолевать автомобиль на:
- первой передаче: ?=0,256-0,018=0,238
- второй передаче: ?=0,147
- третьей передаче: ?=0,085
- четвертой передаче: ?=0,052.
Сила суммарного дорожного сопротивления:
Pсум=9,81*2710*(0,018+0,03)=1276,1 Н
Для определения динамических параметров частично загруженного автомобиля строится номограмма. Необходимо построить номограмму для загрузки автомобиля от) до 100%. Масштаб шкалы m0 находится по формуле:
m0= m100*G0/Ga
где m100 – масштаб основной шкалы Dk(n) для полностью загруженного автомобиля.
m0=2*1815/2710=2,7 см
На основании совместного гравика Df и f0, определяется возможность движения автомобиля по заданной дороше по условию:
f0?Dk?Df
0.018?Dk?Df
Таблица №7
Результаты расчета тягово-скоростных характеристик.
Передача
На основании выполненых расчетов, делается вывод о тягово-скоростных качествах микроавтобуса РАФ-2203. Максимальныя скорость движения, согласно графику, - 136 км/ч.Максимальная скорость движения, зафиксированныя при испытаниях, - 125 км/ч. Это различие в скоростях объясняется погрешностью округления расчетов, неточностью формул.
По номограмме можно также определить запас силы тяги при различной загрузки микроавтобуса.
5. Разгон и торможение автомобиля.
К характеристикам разгона и торможения, подлежащим расчету, относятся следующие:
- ускорения автомобиля на разных передачах;
- скорости, при которых происходит переключение передач;
- время и путь разгона до предельной скорости;
- тормозной и остановочный путь автомобиля.
Для вычисления перечисленных характеристик используются результаты тягового расчета на передачах. Ускорения автомобиля на дороге с уклоном ?= 0 % определяются по формуле
Iш + Iдв * Uкп2 * Uo2 * ?тр
гдеYk = 1 + ?????????????? , коэф. учета
Ga * Rk2 вращающихся масс
Iш и Iдв - моменты инерции двигателей автомобилей и шин.
Для автомобиля РАФ-2203: Iдв=0,34 кг*м2; Iш=4,8 кг*м2
Расчет ускорений выполняется для всех передач и для всего диапазона скоростей. Результаты расчетов занесены в таблицу №8 и отображены на графике.
Таблица №8
Результаты расчета ускорений автомобиля.
Передача
Значения при оборотах ne, об/мин
Теоретический тормозной путь подсчитывается по формуле:
Sт=Vт2/(2*9.81*?),
Где Vт – скорость начала торможения м/с;
? – коэффициент сцепления.
Остановочный путь определяется с учетом квалификации водителя, типа и состояния тормозной системы в эксплуатации и вычесляется по формуле:
So=Sт*Kэ+(tp+tт)*Vт,
где tp – время реакции водителя, tp=1,2c;
tт – время запаздывания срабатывания тормозной системы, tт=0,2с;
Кэ – коэффициент, учитывающий эксплуатационное состояние тормозов, Кэ=1,5с.
Расчет тормозного и остановочного путей производится для всего возможного диапазона скоростей движения микроавтобуса РАФ-2203 по горизонтальной дороге с коэффициентом сцепления ?=0,6. Результаты вычислений представленны в таблице №11 и на графике.
Таблица №11
Результаты расчета тормозного и остановочного пути.
Максимальное замедление автобуса и тормозные моменты на колесах в значительной степени определяются состоянием дороги.
Реакции между колесами и дорогой вычисляются по формулам:
Z1=9,81*(G1+(Ga* ?*Hg)/La),
Z2=9,81*(G2-(Ga* ?*Hg)/La),
где Z1 и Z2 – реакции между дорогой и, соответственно, передними и задними колесами, H;
G1 и G2 – масса автомобиля приходящаяся на передние и задние колеса, соответственно, Н;
Hg – вертикальная координата (высота) центра тяжести автомобиля, м, Hg=0,75;
La – база автомобиля, м.
Тормозные моменты на колесах вычисляются по формулам:
Мт1=Z1* ?*Rk;
Мт2=Z2* ?*Rk,
Где Rk – радус качения колеса, м.
Результаты расчетов представленны в таблице №12.
Максимальное замедлени находится по формуле:
Jmax=9,81*?;
Jmax=9,81*0,6=5,89 м/с2.
Таблица №12
Тормозные моменты на колесах автомобиля.
Коэффициент сцепления ?
Для проверки правильности расчетов вычисляется значение ?, соответствующее точке пересечения зависимостей Z1(?) и Z2(?). Это значение должно совпадать с вычисленным по формуле:
? =(a-b)/(2*Hg),
где a и b – горизонтальные координаты центра тяжести автомобиля, вычисляемые по формулам:
a=La*G2/Ga; b=La*G1/Ga.
La=a+b
Проверка:
а=2,62*1436/2710=1,39; b=2,62*1275/2710=1,23
La=2,62
? =(1,39-1,23)/(2*0,75)=0,16/1,5=0,11
Расчеты выполненыверно, т.к.вычесленное значение ?=0,11 совпадает с графическим значение ?.
6. Мощностной баланс и путевой расход топлива.
Под мощностным балансом понимается распределение мощности двигателя по видам сопротивлений движению автомобиля с учетом потерь на трение. Исхлдными для расчета являются зависимости эффективной мощности Ne(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n) от частоты вращения коленчатого вала n и результаты тягового расчета.
Вычисление мощностных характеристик производится по следующим формулам:
1. Мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля:
Nk(n)=Ne(n)*?тр,
где ?тр – КПД трансмиссии.
2. Потери мощности в трансмиссии на трение
Nт(n)=Ne(n)*(1- ?тр).
3. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления:
- воздуха Nw(n)=V(n)*Pw(n)/3600,
- качению Nf(n)=V(n)*Pf(n)/3600.
4. Запас мощности
Nз(n)=Nk(n)-Nw(n).
5. Мощность двигателя, необходимая дл равномерного движения автомобиля по горизонтальной дороге
Nрд(n)=(Nf(n)+Nw(n))/ ?тр
6. Путевой расход топлива
Q100(n)=(Kn(n)*ge(n)*Nрд(n))/(10*V(n)*Ro)
где Kn(n) – коэффициент, используемый для корректирования путевого расхода топлива в зависимости от нагрузки двигателя.
Kn(n)=2,054-1,724*(Nрд(n)/Ne(n))-0,774*(Nрд(n)/Ne(n))2+1,443*(Nрд(n)/Ne(n))3
Ro=0,725 г/см3 – плотность бензина
V(n) – скорость автомобиля, км/ч.
По результатам расчетов мощностей и путевого расхода топлива, выполненых для всех передач, строится график мощностного баланса и график экономической характеристики автомобиля.
Определение значений Nk(n), Nт(n), Nw(n), Nf(n), Nз(n), Nрд(n), Q100(n) на первой передаче при частоте вращения каленчатого вала n=1400 об/мин:
Nk(n)=27.2*0.9=24.5 кВт
Nт(n)=27,2*(1-0,9)=2,72 кВт
Nw(n)=13,2*11,4/3600=0,0418 кВт
Nf(n)=13,2*482,8/3600=1,77 кВт
Nз(n)=24,5-0,0418=24,47 кВт
Nрд(n)=(1,77+0,0418)/0,9=2,02 кВт
Kn(n)=2,054-1,724*(2,02/27,2)-0,744(2,02/27,2)2+1,443*(2,02/27,0)3=1,92
Q100(n)=(1,92*310,9*2,02)/(10*13,2*0,725)=6,27 л/10
С помощью мощностного баланса можно получить показатели динамичности микроавтобуса. Запас мощности можетбыть использован для преодоления повышенного сопротивления дорогиили разгона автомобиля. При полном полном открытии дроссельной заслонки карбюратора, максимальную скорость микроавтобус РАФ-2203 развивает, когда мощность, подводимая к ведущим колесам, равна мощности, затрачиваемой на преодоление сил сопротивления. При движении автомобиля по той же дороге, но с меньшей скоростью, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку. В этом случае изменится величина мощности Nw, Nf и Nз. Знание показателя скорости движения дает возможность более точно спланировать перевозки пассажиров.
Топливная экономичность позволяет оценить расход топлива при движении.
7. Расчет характеристик движения на заданном маршруте.
Необходимо определить среднюю скорость, время движения и расход топлива при прохождении автомобилем заданного маршрута длинной 20 км.
Результаты вычислений и характеристики маршрута, включая состояние дорожного покрытия и длинну участков, приведены в таблице.
Суммарное дорожное сопротивление на участках вычисляется по формуле:
?=fo+?,
где fo – коэффициент сопротивления качению, ? - уклон дороги.
Время движения на маршруте определяется по формуле:
;
где Si – длинна i-го участка маршрута;
Vi – расчетная скорость на i-ом участке, км/ч
Ei=1 – поправочный транспортный коэффициент
n – количество участков.
Средняя скорость на маршруте вычисляется по формуле:
Vcp=Sm/Tcp,
где Sm – общая протяженность маршрута.
Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута, определяется по формуле:
,
где Qi – путевой расход топлива на i-том участке.
Средний путево расход топлива на маршруте вычисляется по формуле:
Qcp=100Qm/Sm
Типы дорожного покрытия:
А – асфальтобетон в отличном состоянии;
Б – асфальтобетон в удовлетворительном состоянии;
В – булыжное в хорошем состоянии.
Время движения на маршруте:
Тср=2/(44*1)+0,5/40*1+1/110*1+1,5/91*1+0,5/30*1+2,5/110*1+2/44*1+5/44*1+4/91*1+1/30*1=0,359 ч ? 22мин
Средняя скорость на маршруте:
Vcp=20км/0,359ч=55,71 км/ч
Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута:
Qm=0,01*(2*8,2+0,5*7,1+1*18+1,5*14,2+0,5*6,3+2,5*18+2*8,2+5*8,2+4*14,2+1*6,3)=1,91л
Средний расход топлива на маршруте:
Qcp=100*1,91/20=9,55 л
Заключение.
Силовой, мощностной балансы автомобиля и динамическая характеристика автомобиля позволяют оценить его динамичность, такой важный эксплуатационный показатель, как скорость движения автомобиля при заданных дорожных условиях. Поэтому курсовая работа ставит своей задачей расчет тяговых, динамических и мощностных характеристик автомобиля.
Расчетные значения всех характеристик сравниваются со значениями, полученными при стендовых испытаниях. В бошенстве случаев они не совпадают. Это объясняется погрешностью округления полученных значений, а так же неточностью формул, по которым расчитывались характеристики. Так же двигатель в процесса эксплуатации изнашивается и часть мощности расходуется на питание приборов или теряется при неустановившихся режимах работы двигателя.
Список использованной литературы.
1. «Краткий автомобильный справочник.»/ НИИАТ.М:Транспорт,1985.-224с
2. «Подвижной состав автомобильного транспорта: методические указания к курсовому проекту. Специальность 060813 – Экономика у управление на предприятии транспорта.»/Сост.: Е. И. Зайцев, Р. А. Марышев, Т. Г. Шульженко; СПбГИЭА.-СПб, 1999.-36с.
3. К.С. Фучатжи. «Автомобиль РАФ-2203 и его модификации. Руководство по ремонту. Каталог деталей»/ Арго-книга.М:Ассоциация независимых издателей,1998.-420с.