--PAGE_BREAK--
1.5.2. Построение теоретической (внешней) скоростной характеристики карбюраторного двигателя.
Теоретическая скоростная внешняя характеристика = f(n) строится на листе миллиметровой бумаги. Расчет и построение внешней характеристики производят в такой последовательности. На оси абсцисс откладываем в принятом масштабе значение частот вращения коленчатого вала: номинальной, максимальной холостого хода, при максимальном крутящем моменте, минимальной, соответствующей работе двигателя.
Номинальная частота вращения задается в задании, частота ,
Частота . Частота вращения максимальная принимается на основании справочных данных двигателя прототипа – 4800 об/мин.
Промежуточные точки значений мощности карбюраторного двигателя находят из выражения, задаваясь значениями (не менее 6 точек).
.
Значения крутящего момента подсчитывается по зависимости:
, Нм.
Текущие значения иберут из графика . Удельный эффективный расход топлива карбюраторного двигателя подсчитывают по зависимости:
, г/(кВт, ч),
где: удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, заданный в задании = 320 г/кВт*ч.
Часовой расход топлива определяется по формуле:
, кг/ч.
Значения и берут из построенных графиков, по результатам расчета теоретической внешней характеристики составляется таблица.
Данные для построения характеристики. Таблица№ 2.
№
1
800
13,78
164,5
4,55
330,24
2
1150
20,57
170,86
6,44
313,16
3
1500
27,49
175,5
8,25
300
4
1850
34,30
177,06
9,97
290,76
5
2200
40,75
176,91
11,63
285,44
6
2650
48,15
173,52
13,69
284,36
7
3100
54,06
166,54
15,66
289,76
8
3550
57,98
155,97
17,49
301,64
9
4000
59,40
141,81
19,01
320
10
4266
58,85
131,75
19,65
333,90
11
4532
57,16
120,44
20,01
350,06
12
4800
54,17
107,78
19,97
368,64
1.5.4. Универсальная динамическая характеристика автомобиля.
Динамическая характеристика автомобиля иллюстрирует его тягово-скоростные свойства при равномерном движении с разными скоростями на разных передачах и в различных дорожных условиях.
Из уравнения тягового баланса автомобиля при движении без прицепа на горизонтальной опорной поверхности, следует, что разность сил (касательной силы тяги и сопротивления воздуха при движении автомобиля) в этом уравнении представляет собой силу тяги, расходуемую на преодоление всех внешних сопротивлений движению автомобиля, за исключением сопротивления воздуха. Поэтому отношение характеризует запас силы тяги, приходящийся на единицу веса автомобиля. Этот измеритель динамических, в частности, тягово-скоростных, свойств автомобиля, называется динамическим фактором Dавтомобиля.
Таким образом, динамический фактор автомобиля.
.
Динамический фактор автомобиля определяется на каждой передаче в процессе работы двигателя с полной нагрузкой при полной подаче топлива.
Между динамическим фактором и параметрами, характеризующими сопротивление дороги (коэффициент ) и инерционные нагрузки автомобиля, существуют следующие зависимости:
— при неустановившемся движении;
при установившемся движении.
Динамический фактор зависит от скоростного режима автомобиля – частоты вращения двигателя (его крутящего момента) и включенной передачи (передаточное число трансмиссии). Графическое изображение и называют динамической характеристикой. Её величина зависит также от веса автомобиля. Поэтому характеристику строят сначала для порожнего автомобиля без груза в кузове, а потом путем дополнительных построений преобразуют ее в универсальную, позволяющую находить динамический фактор для любого веса автомобиля.
Дополнительные построения для получения универсальной динамической характеристики.
Наносим на построенной характеристике сверху вторую ось абсцисс, на коэффициентторой откладываю значения коэффициента нагрузки автомобиля.
На крайней слева точке верхней оси абсцисс коэффициент Г=1, что соответствует порожнему автомобилю; на крайней точке справа откладываем максимальное значение, указанное в задании, величина которого зависит от максимального веса груженого автомобиля. Затем наносим на верхней оси абсцисс ряд промежуточных значений коэффициента нагрузки и проводим из них вниз вертикали до пересечения с нижней осью абсцисс.
Вертикаль, проходящую через точку Г=2, принимаю за вторую ось ординат характеристики. Поскольку динамический фактор при Г=2 вдвое меньше, чем у порожнего автомобиля, то масштаб динамического фактора на второй оси ординат должен быть в два раза больше, чем на первой оси, проходящей через точку Г=1. Соединяю однозначные деления на обеих ординатах наклонными линиями. Точки пересечения этих прямых с остальными вертикалями образуют на каждой вертикали масштабную шкалу для соответствующего значения коэффициента нагрузки автомобиля.
Результаты расчетов показателей заносятся в таблицу.
Таблица №3.
Передача
V, м/с.
Крутящий момент, Нм.
, Н.
, Н.
D
Г=1
Г=2.5
1
1,22
800
164,50
12125
2,07
0,858
0,394
2,29
1500
175,05
12903
7,29
0,912
0,420
3,35
2200
176,91
13040
15,69
0,921
0,424
4,72
3100
166,54
12275
31,15
0,866
0,398
6,10
4000
141,81
10453
51,86
0,736
0,338
6,91
4532
120,44
8877
66,27
0,623
0,286
7,3
4800
107,78
7944
66,03
0,557
0,255
2
1,90
800
164,50
7766
5,06
0,549
0,291
3,57
1500
175,05
8264
17,78
0,583
0,309
5,23
2200
176,91
8352
38,24
0,588
0,312
7,38
3100
166,54
7862
75,93
0,551
0,292
9,52
4000
141,81
6695
126,41
0,464
0,246
10,78
4532
120,44
5686
162,27
0,390
0,207
11,45
4800
107,78
5088
182,03
0,346
0,184
3
3,44
800
164,50
4292
16,56
0,302
0,160
6,46
1500
175,05
4567
58,26
0,317
0,168
9,47
2200
176,91
4615
125,21
0,319
0,169
13,35
3100
166,54
4345
248,61
0,289
0,154
17,22
4000
141,81
3700
413,92
0,231
0,123
19,51
4532
120,44
3142
531,34
0,183
0,098
20,64
4800
107,78
2812
596,04
0,155
0,083
4
5,02
800
164,50
2943
35,21
0,206
0,094
9,42
1500
175,05
3131
123,79
0,212
0,096
13,81
2200
176,91
3165
266,29
0,204
0,090
19,46
3100
166,54
2979
528,73
0,172
0,071
25,11
4000
141,81
2537
880,30
0,144
0,04
28,45
4532
120,44
2154
1130,03
0,069
0,015
30,12
4800
107,78
1928
1267,63
0,043
0,001
5
6,23
800
164,50
2370
54,26
0,164
0,087
11,69
1500
175,05
2522
190,77
0,164
0,088
17,15
2200
176,91
2549
410,36
0,150
0,080
24,16
3100
166,54
2400
814,78
0,110
0,060
31,17
4000
141,81
2043
1356,56
0,044
0,026
35,32
4532
120,44
1735
1741,40
0,001
37,42
4800
107,78
1553
1953,53
1.5.5. Краткий анализ полученных данных.
1.Определить, на каких передачах будет работать автомобиль в заданных дорожных условиях, характеризуемых приведенным коэффициентом дорожных сопротивлений (не менее 2…3 значений) и какие максимальные скорости сможет он развивать при равномерном движении с различными значениями (не менее 2-х) коэффициента Г нагрузки автомобиля, обязательно включая при этом Г макс.
Задаюсь следующими значениями дорожных сопротивлений: 0,04, 0,07, 0,1 (асфальт, грунтовая дорога, грунтовка после дождя). При коэффициенте =1 автомобиль может двигаться при = 0,04 со скоростью 31,17 м/с на 5 передаче; =0,07 – 28 м/с, 5 передача; = 0,1 – 24 м/с, 5 передача. При коэффициенте = 2,5 (максимальная нагрузка) автомобиль может двигаться при = 0,04 – скорость 25 м/с, 4 передача; = 0,07 – скорость 19 м/с, 4 передача; = 0,1 – скорость 17 м/с, 3 передача.
2. Определить по динамической характеристике наибольшие дорожные сопротивления, которые сможет преодолевать автомобиль, двигаясь на каждой передаче с равномерной скоростью (на точках перегиба кривых динамического фактора).
Полученные данные проверить с точки зрения возможности их реализации по условиям сцепления с дорожным покрытием. Для автомобиля с задними ведущими колесами:
,
где: — коэффициент нагрузки ведущих колес.
Таблица № 4.
№ передачи
Преодолеваемое дорожное сопротивление
Сила сцепления с дорожным покрытием (асфальт).
Г=1
Г=2,5
Г=1
Г=2,5
1 передача
0,921
0,424
0,52
0,52
2 передача
0,588
0,312
0,51
0,515
3 передача
0,319
0,169
0,51
0,51
4 передача
0,204
0,09
0,5
0,505
5 передача
0,150
0,08
0,49
0,5
По табличным данным видно что на 1 передаче автомобиль может преодолевать песок; на 2 –ой снежную дорогу; на 3-ей обледенелую дорогу; на 4 – ой сухую грунтовую дорогу; на 5 –ой асфальт
3. Определить углы подъема, которые автомобиль способен преодолеть в различных дорожных условиях (не менее 2…3-х значений) на различных передачах, и скорости какие он при этом будет развивать.
Таблица №5.
Дорожные сопротивления.
№ передачи
Угол подъема
Скорость
Г=1
Г=2,5
0,04
1 передача
47
38
3,35
2 передача
47
27
5,23
3 передача
27
12
9,47
4 передача
16
5
13,8
5 передача
11
4
17,15
0,07
1 передача
45
35
3,35
2 передача
45
24
5,23
3 передача
24
9
9,47
4 передача
13
2
13,8
5 передача
8
17,15
0,1
1 передача
42
32
3,35
2 передача
42
21
5,23
3 передача
22
7
9,47
4 передача
10
13,8
5 передача
5
17,15
4. Определить:
— максимальную скорость при установившемся движении в наиболее типичных для данного вида автомобиля дорожных условиях (асфальтированное покрытие). Значения f при этом для различных дорожных условий принимаются из соотношения:
При заданных дорожных условиях т.е. асфальтированном шоссе сопротивление принимает значение – 0,026 и скорость равна 26,09 м/с;
--динамический фактор на прямой передаче при наиболее употребительной для данного вида автомобиля скорости движения (обычно берется скорость, равная половине максимальной) – 12 м/с;
n максимальное значение динамического фактора на прямой передаче и значение скорости – 0,204 и 11,96 м/с;
n
n максимальное значение динамического фактора на низшей передаче – 0,921;
n
n максимальное значение динамического фактора на промежуточных передачах; 2 передача – 0,588; 3 передача – 0,317; 5 передача – 0,150;
5. сравнить полученные данные со справочными по автомобилю, имеющему близкие к прототипу основные показатели. Данные полученные при расчете практически похожи на данные автомобиля УАЗ.
продолжение
--PAGE_BREAK-- 2. Топливная экономичность автомобиля.
Одним из основных топливная экономичность как эксплутационного свойства принято считать количество топлива, расходуемое на 100 км пути при равномерном движении с определенной скоростью в заданных дорожных условиях. На характеристике наноситься ряд кривых, каждая из которых соотвествует определенным дорожным условиям; при выполнении работы рассматривается три коэффициента дорожного сопротивления: 0,04, 0,07, 010.
Расход топлива, л/100 км:
,
где: — мгновенный расход топлива двигателем автомобиля, л;
где — время прохождения 100 км пути, =.
Отсюда при учитывании мощности двигателя затрачиваемую на преодоление сопротивления дороги и воздуха получаем:
.(17)
Для наглядного представления о экономичности строится характеристика. На оси ординат откладывается расход топлива, на оси абсцисс скорость движения.
Порядок построения следующий. Для различных скоростных режимов движения автомобиля из зависимости
,
определяют значение частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Зная частоту вращения двигателя из соответствующих скоростных характеристик определяют значения g.
По формуле 17 определяют мощность двигателя (выражение в квадратных скобках), требуемую для движения автомобиля с разными скоростями на одной из заданных дорог, характеризуемых соответствующим значением сопротивления: 0,04, 0,07, 0,10 .
Расчеты ведутся до скорости, при которой двигатель загружается на максимальную мощность. Переменной величиной при этом является только скорость движения и сопротивление воздуха, все остальные показатели берутся из предыдущих расчетов.
Подставляя найденные для разных скоростей подсчитывают искомые значения расхода топлива.
Таблица № 6.
л/100 км
0,04
асфальт
5,01
800
940,54
46,73
5,36
330,24
5,5
13,1
9,39
1500
940,54
164,2
11,26
300
3,0
13,31
11,59
1850
940,54
250,11
14,97
290,76
2,4
13,91
13,78
2200
940,54
253,39
19,33
285,44
2,0
14,84
19,41
3100
940,54
701,68
34,58
289,76
1,4
19,12
22,23
3550
940,54
920,11
44,86
301,64
1,2
22,55
25
4000
940,54
1168
59,35
320,00
1,0
28,08
0,07
Сухой грунт
5,01
800
1654,8
46,73
9,20
330,24
5,5
22,46
7,20
1150
1654,8
96,55
13,61
313,16
3,9
21,92
9,39
1500
1654,8
164,28
18,44
300
3,0
21,82
11,59
1850
1654,8
249,90
23,83
290,76
2,4
22,15
13,78
2200
1654,8
353,39
29,88
285,44
2,0
22,93
16,59
2650
1654,8
512,75
38,84
284,36
1,7
24,66
19,41
3100
1654,8
701,68
49,43
289,76
1,4
27,33
0,1
5,01
800
2351,4
46,73
13,03
330,24
5,5
31,81
7,20
1150
2351,4
96,55
19,12
313,16
3,9
30,79
9,39
1500
2351,4
164,28
25,62
300
3,0
30,32
11,59
1850
2351,4
249,90
32,70
290,76
2,4
30,39
13,78
2200
2351,4
353,39
40,43
285,44
2,0
31,02
4000
4532
4800
продолжение
--PAGE_BREAK--