Курсовая работа
«Расчет эксплуатационных свойств автомобилей УАЗ 3741 и Volkswagen Transporter T4»
Введение.
Цель работы: исследовать эксплуатационные свойства отечественного автомобиля УАЗ 3741 и его зарубежного аналога Volkswagen Transporter T4. Произвести расчет тягово-скоростных и тормозных свойств автомобилей, выполнить сравнительный анализ, построить графики и изобразить кинематические схемы, сделать выводы.
1. Перечень конструктивных параметров
Таблица 1
Характеристики
Обозначения
УАЗ 3741
Volkswagen Transporter T4
Снаряженная масса, кг
mc
1720
1855
Полная масса, кг
ma
2720
1290
1430
2640
1230
1410
Габаритнаявысота, мм
Нг
2100
1940
Габаритная ширина, мм
Вг
1940
1840
База автомобиля, мм
L
2300
2920
Мощность двигателя, кВт
Nmax
56
57
Рабочий объем двигателя, куб. см
2445
2370
Частота оборотов, об/мин
n
4000
3700
Количество передач
l
4
5
Передаточные числа
1
iкп
4,12
3,77
2
2,64
2,26
3
1,58
1,63
4
1,00
1,29
5
-
1,00
з/х
5,22
4,92
Передат. число главной передачи
iгп
4,11
3,84
Передат. число раздаточной коробки
iрк
1,00
1,47
1,00
1,35
Маркировка шин
225/75 R16
205/65 R15
2. Кинематическая схема трансмиссии
/>
1 – двигатель
2 – сцепление
3 – коробка передач
4 – раздаточная коробка
5 – главная передача и дифференциал
6 – полуоси
7 – карданная передача
/>
1 – первичный вал
Промежуточный вал
3 – вторичный вал
4, 5 – шестерни постоянного зацепления
6, 7, 8, 9, 10 – ведущие шестерни
11, 12, 13, 14, 15 – ведомые шестерни
16 – промежуточная шестерня заднего хода--PAGE_BREAK--
17, 18 – ведущая, ведомая шестерня привода спидометра
19 – ведущий фланец вторичного вала
ЗМ – зубчатая муфта
М1кп – крутящий момент на первичном валу
М2кп – крутящий момент на вторичном валу
3. Расчет тягово-скоростных свойств автомобилей, построение внешне скоростной характеристики
Тягово-скоростными свойствами автомобиля называется совокупность свойств определяющие возможные (по характеристикам двигателя или сцепления колес с дорогой) диапазоны изменения скоростей движения и предельной интенсивности разгона автомобиля при работе его в тяговом режиме в различных дорожных условиях. Тяговым считается режим, при котором от двигателя к ведущим колесам подводится мощность достаточная для преодоления сопротивлений движения и осуществления разгона или устойчивого движения.
Внешней скоростной характеристикой называется зависимость мощности, экономических параметров от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.
Расчетные формы:
1. Эффективная угловая скорость вращения коленчатого вала:
/>, рад/с, где ne – эффективная частота вращения коленчатого вала (об/мин)
2. Эффективная мощность (формула Лейдермана):
/>, кВт,
где Nmax – максимальная мощность двигателя (кВт),
a, b, c-коэффициенты, зависящие от типа двигателя;
для карбюраторных двигателей a=b=c=1
we-угловая скорость вращения коленчатого вала, при максимальной мощности двигателя (рад/с)
3. Эффективный крутящий момент двигателя:
/>, кН×м
По исходным данным и используя эти формулы строим таблицу внешне скоростной характеристики для отечественного автомобиля УАЗ 3741 и его зарубежного Volkswagen Transporter T4
Пример расчета для автомобиля УАЗ 3741
/>рад/с
Ne=56*(1*1000/4000+1*(1000/4000)2+1*(1000/4000)3)=16,625 кВт,
Me=16,625*1000/104,667=158,8376 Нм
Таблица 2. Внешне скоростная характеристика двигателей автомобилей УАЗ 3741 и Volkswagen Transporter T4
УАЗ 3741
Volkswagen Transporter T4
nе,
об/мин
we,
рад/с
Ne,
кВт
Me,
Нм
Ne,
кВт
Me,
Нм
1000
104,6667
16,625
158,8376
18,443725
176,2139
1500
157
25,92188
165,1075
28,678361
182,6647
2000
209,3333
35
167,1975
38,462875
183,7398
2500
261,6667
43,20313
165,1075
46,95329
179,4393
3000
314
49,875
158,8376
53,305628
169,7631
3700
387,2667
55,39363
143,0374
57
147,1854
4000
418,6667
56
133,758
56,220165
134,2838
/>
Вывод: из построенных графиков внешней скоростной характеристики видно, что при одинаковых оборотах коленчатого вала, двигатель Volkswagen Transporter T4 развивает большую эффективную мощность и эффективный крутящий момент, чем УАЗ 3741 на первой и второй передачах.
4. Расчет и построение графиков силовых и мощностных балансов для автомобилей УАЗ 3741 и Volkswagen Transporter T4
С помощью уравнений силового и мощностного баланса можно находить все параметры, характеризующие тягово-скоростные свойства автомобиля. Эти уравнения являются дифференциальными уравнениями первого порядка. продолжение
--PAGE_BREAK--
Уравнение силового баланса выглядит следующим образом:
РT=Рв+Рд+Ри,
где РT– тяговое усилие, кН;
Рв – сила сопротивления воздуха, кН;
Рд – сила сопротивления дороги, кН;
Ри– сила сопротивления разгону автомобиля, кН.
Правая часть уравнения характеризует действие на автомобиль того или иного фактора или факторов окружающей среды или самого автомобиля, препятствующего (препятствующих) движению автомобиля, а сила, находящаяся в левой части является силой обеспечивающей движениё автомобиля:
/>, кН
где Ме– крутящий момент, Н×м;
hтр– КПД трансмиссии;hтр=0,9
rд – динамический радиус колеса, м;
iтр – передаточное число трансмиссии.
iтр=iкп×iгп×iрк
Динамический радиус колеса можно считать примерно равным статическому радиусу колеса, который определяется по формуле:
rст=rд=0,5×d+D×B×lcм, м,
где d – посадочный диаметр обода колеса, мм;
D=Н/В, где Н и В-высота и ширина профиля шины, мм;
B– ширина профиля шины, мм;
lcм – коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой
принимаем lcм=0,84;
Расчет для автомобиля УАЗ 3741 с маркировкой шин 225/75R16
rд=0,5×16×25,4+0,7×225×0,84= 335,5 мм
rд=335,5 мм = 0,336 м
Рт=158,8376*0,9*4,12*4,11*1,47*10-3/0,336=10,59 кН;
Расчет для автомобиля Volkswagen Transporter T4 с маркировкой шин 205/65 R15
rд=0,5×15×25,4+0,7×205×0,84=311,04 мм
rд=311,04 мм =0,311 м.
Рт=176,2139*0,9*3,77*3,84*1,35*10-3/0,311=9,97 кН;
Силу сопротивления воздуха можно рассчитать по следующей формуле:
/>, кН,
где Va– скорость движения автомобиля, м/с:
/>, м/с
Расчет для автомобиля УАЗ 3741
Va=104,6667*0,336/4,12*4,11*1,47=1,41 м/с;
Расчет для автомобиля Volkswagen Transporter T4
Va=104,6667*0,311/3,77*3,84*1,35=1,67 м/с;
W – фактор обтекаемости, который определяется по формуле:
/>
где /> – коэффициент обтекаемости, показывающий зависимость силы сопротивления воздуха от формы и качества покрытия формы,/>;
/>=0,15–0,3 для легкового автомобиля, примем />=0,225
/>– лобовая площадь автомобиля, которая определяется по формуле:
/>
где/>– коэффициент формы, />=0,78;
/>– габаритная ширина автомобиля;
/>– габаритная высота автомобиля.
Расчет для автомобиля УАЗ 3741
/>=0,78×1,940×2,100=3,178м2; W=0,225×3,178=0,715;
Рв=0,715×2,07692×10-3=0,0031 кН;
Расчет для автомобиля Volkswagen Transporter T4
/>=0,78×1,840×1,940=2,784м2; W=0,225×2,784=0,626;
Рв=0,626×2,24852×10-3=0,0032 кН;
Силу сопротивления дороги для автомобиля можно рассчитать по формуле:
/>, кН
где/>– масса автомобиля, H;
/>— суммарный коэффициент сопротивления дороги.
/>=0,15 продолжение
--PAGE_BREAK--
Расчет для автомобиля УАЗ 3741
Рд=2720×9,8×0,15×10-3=3,998 кН
Расчет для автомобиля Volkswagen Transporter T4
Рд=2640×9,8×0,15×10-3=3,881 кН
Сила сопротивления разгону /> не рассчитывается, так как автомобиль двигается равномерно.
Таблица 3. Силовой баланс автомобилей УАЗ 3741 и Volkswagen Transporter T4
УАЗ 3741
Volkswagen Transporter T4
V
PТ
Рв
Рв+ Рд
V
PТ
Рв
Рв+ Рд
м/с
кН
кН
кН
м/с
кН
кН
кН
Первая передача
1,4128
10,5904
0,0014
3,9994
1,6656
9,9662
0,0017
3,8827
2,1193
11,0085
0,0032
4,0012
2,4984
10,3310
0,0039
3,8849
2,8257
11,1478
0,0057
4,0037
3,3311
10,3918
0,0069
3,8879
3,5321
11,0085
0,0089
4,0069
4,1639
10,1486
0,0109
3,8919
4,2385
10,5904
0,0128
4,0108
4,9967
9,6013
0,0156
3,8966
5,2275
9,5369
0,0195
4,0175
6,1626
8,3244
0,0238
3,9048
5,6513
8,9182
0,0228
4,0208
6,6623
7,5947
0,0278
3,9088
Вторая передача
2,2049
6,7861
0,0035
4,0015
2,7784
5,974
0,0048
3,8858
3,3073
7,0540
0,0078
4,0058
4,1676
6,193
0,0109
3,8919
4,4098
7,1433
0,0139
4,0119
5,5568
6,230
0,0193
3,9003
5,5122
7,0540
0,0217
4,0197
6,9460
6,084
0,0302
3,9112
6,6146
6,7861
0,0313 продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
3,3311
2,9629
3,5321
3,2106
4,1639
2,8724
4,2385
3,0576
4,9967
2,6703
5,2275
2,6731
6,1626
2,1997
5,6513
2,4476
6,6623
1,9311
Вторая передача
2,2049
2,2871
2,7784
1,7102
3,3073
2,4171
4,1676
1,8091
4,4098
2,4582
5,5568
1,8222
5,5122
2,4103
6,9460
1,7493
6,6146
2,2734
8,3352
1,5905
8,1580
1,9324
10,2801
1,2238
8,8195
1,7328
11,1136
1,0152
Вывод: По графику ускорения можно определить, что автомобиль УАЗ 3741 на первой, второй передачах развивает большее ускорение, чем Volkswagen Transporter T4.
Максимальное ускорение, развиваемое автомобилями при заданных условиях движения:
на первой передаче
УАЗ 3741i=3,2623 м/с2;
Volkswagen Transporter T4i=2,9629 м/с2;
на второй передаче
УАЗ 3741i=2,4582 м/с2;
Volkswagen Transporter T4i=1,8222 м/с2;
на третьей передаче
УАЗ 3741i=1,2290 м/с2;
Volkswagen Transporter T4i=1,1820 м/с2;
на четвертой передаче
УАЗ 3741i=0,2961 м/с2;
Volkswagen Transporter T4i=0,6897 м/с2.
Более удобными и наглядными оценочными показателями приемистости являются время и путь разгона автомобиля в заданном интервале скоростей. Эти показатели могут быть определены опытным или расчетным путем.
Для теоретического определения t и /> предложено несколько графоаналитических методов. Наиболее известны методы Е.А. Чудакова и Н.А. Яковлева. Последний состоит в том, что расчетный интервал скоростей разбивают на мелкие участки, для каждого из которых считают среднее ускорение
/>,
где j1 и j2–ускорение в начале и конце участка.
Для каждого участка можно записать />
где V1 и V2 – скорости соответственно в начале и конце участка;
Dt – время, за которое скорость увеличивается от V1 до V2.
Определяя из этого равенства Dt получим Dt=(V2-V1)/jср.
Путь за время при равноускоренном движении на каждом участке
DS=V1Dt+0,5jсрDt2=VcpDt,
Vcp=0,5 (V2+V1) – средняя скорость на интервале.
Полный путь разгона от скорости V1 до скорости V2
Sp=S1+S2+Sn
Принимая на каждом участке j=const, мы допускаем погрешность, которая будет тем меньше, чем меньше DV.
Этим методом можно пользоваться для подсчета t и /> как на одной, так и на нескольких передачах с переходом от любой низшей передачи к любой высшей. В последнем случае необходимо знать, при каких скоростях происходят переключения.
Во время переключения передача мощности к колесам прекращается, скорость автомобиля снижается. Время переключения зависит как от конструктивных особенностей автомобиля, так и от квалификации водителя. Высококвалифицированный водитель тратит на переключение при карбюраторном двигателе 1…2 с.
Значение падения скорости DVn за время переключения передачи зависит от типа дороги, скорости движения автомобиля и параметров обтекаемости. Определить можноDVn из уравнения силового баланса, считая, что за время переключения РT=0. продолжение
--PAGE_BREAK--
Расчет для автомобиля УАЗ 3741.
на первой передаче:
V1=1,4 м/с; V2=2,45 м/с;
j1=3,06 м/с2; j2=3,25 м/с2;
jср=(3,06+3,25)/2=1,92 м/с2
Dt=(2,45–1,4)/1,92=0,55 с
DS =1,92×0,55=0,64 м
УАЗ 3741
Volkswagen Transporter T4
Vn
Vn+1
jcp
Dt
DS
Vn
Vn+1
jcp
Dt
DS
Первая передача
1,4
2,45
3,15500
0,33281
0,64065
1,6
2,9
1,92000
0,67708
1,52344
2,45
3,5
3,22500
0,32558
0,96860
2,9
4,1
1,93500
0,62016
2,17054
3,5
4,55
3,05000
0,34426
1,38566
4,1
5,3
1,76500
0,67989
3,19547
4,55
5,65
2,65000
0,41509
2,11698
5,3
6,6
1,41500
0,91873
5,46643
Вторая передача
2,2
3,8
2,3250
0,6882
2,0645
2,7
4,8
1,7500
1,2000
4,5000
3,8
5,4
2,4000
0,6667
3,0667
4,8
6,9
1,7500
1,2000
7,0200
5,4
7,1
2,2250
0,7640
4,7753
6,9
9
1,5750
1,3333
10,6000
7,1
8,8
1,9000
0,8947
7,1132
9
11,1
1,2250
1,7143
17,2286
7. Определение предельных углов подъема автомобиля и проверка их на условие буксования
Предельный преодолеваемый автомобилем подъем оказывает существенное влияние на условия эксплуатации АТС. Преодолеваемый подъём зависит как от характеристик покрытия дороги, по которой осуществляется движение автомобиля, так и от характеристик самого автомобиля. Величина максимального преодолеваемого автомобилем подъёма может быть определенна по следующей формуле:
Предельный угол подъема определяется по формуле:
/>,
где a – предельный угол преодолеваемого подъёма, град;
/>– максимальная тяговая сила, Н;
Ga – полный вес автомобиля; продолжение
--PAGE_BREAK--
fa – усредненный коэффициент сопротивления качению с учетом дополнительных сил сопротивления движению.
/>
fp — коэффициент сопротивления качения на ровной дороге fp=0,005;
l– коэффициент, зависящий от ходовой части автомобиля, для легкового автомобиля l=4;
Sn – коэффициент ровности покрытия, примем Sn=50.
Вычисления по данной формуле проводится без учета действия на автомобиль силы аэродинамического сопротивления, поскольку при преодолении максимально возможных подъемов скорость движения автомобиля не велика. Предельный угол подъема определяется для автомобиля при их движении по автомобильной дороге с заданным состоянием дорожного покрытия.
Расчет для автомобиля УАЗ 3741
Ga=2720×9,8=26,656кН; />=11,15 кН;fa=0,005+1,3×10-7×4×50×12,45=0,005324
a=arctg(11,15/26,656–0,005324)= 0,4130 = 22 градусов 24 минут
Расчет для автомобиля Volkswagen Transporter T4
Ga=2640×9,8=25,872 кН; />=10,39 кН;fa=0,005+1,3×10-7×4×50×13,05=0,005339
a=arctg(10,39/25,872–0,005339)= 0,3963 = 21 градусов 37 минут
Проверим теперь возможность преодоления этого подъема при коэффициенте продольного сцепления. При этом величина тяговой силы будет определяться не только параметрами двигателя и трансмиссии, но и дорожными условиями. Для вычисления максимального угла подъема по условиям буксирования вычислим предельный динамический фактор по условиям сцепления по формуле:
/>;
где Dсц – динамический фактор по сцеплению;
а – расстояние от центра масс до задней оси автомобиля, мм;
hg – высота центра тяжести, мм;
L-колесная база автомобиля;
jx-коэффициент продольного сцепления колеса;
α — предельный угол преодолеваемого подъема.
У автомобилей с полной нагрузкой />,
Расстояние от центра масс до задней оси автомобиля определяется по формуле:
/>,
где m2-вес автомобиля, приходящийся на заднюю ось;
ma – полный вес автомобиля.
Возможность движения при буксовании определяется предельным углом по сцеплению, который определяется по формуле:
/>
Расчет для автомобиля УАЗ 3741
α = 21 градусов 37 минут
cosα=0,9245
α=1400/2720×2300=1184 см
Dсц=1184×0,35×0,9245/(2300–700×(0,35+0,005324))=0,187
β═arctgcц.max(0,187–0,005324)= arctgcц.max 0,1815= 10 градусов 16 минут
РасчетдляавтомобиляVolkswagen Transporter T4
α =16 градусов 18 минут
cosα=0,9298
α=1410/2640×2920=1560 см
Dсц=1560×0,35×0,9298/(2920–647×(0,35+0,005339))=0,189
β═arctgcц.max(0,189–0,005339)= arctgcц.max 0,1834= 10 градусов 24 минуты
Расчет предельных углов подъемов автомобиля позволяет сделать вывод, что величина этих углов зависит, прежде всего, от трех факторов: массы автомобиля, величины тяговой силы и величины коэффициента сопротивления качению колеса, причем для легковых автомобилей наибольшее влияние оказывает первые два фактора. При ограничении тяговых свойств по сцеплению на максимальный угол подъема накладывается ограничение, связанное с неполной реализацией тяговой силы по причине буксования ведущих колес.
Проверим автомобиль на буксование при данных условиях, ψ=0,095
Т.к. Dсц ≥ψ, условие выполняется, следовательно автомобили двигаются без буксования.
8. Вывод по тягово-скоростным свойствам
По графику силового баланса можно определить, что при данных условиях движение автомобилей по дороге V категории с коэффициентом сопротивления y=0,15 возможно на первой и второй передаче.
Автомобиль УАЗ 3741 развивает большую тяговую силу, чем Volkswagen Transporter T4. Максимальная скорость, которую развивают автомобили на первой и второй передаче
для Volkswagen Transporter T4 Vmax= 12,1 м/с;
для УАЗ 3741 Vmax= 11,3 м/с.
По графику мощностного баланса можно определить, что Volkswagen Transporter T4 развивает большую тяговую мощность, чем УАЗ 3741, и запас мощности у зарубежного автомобиля больше, чем у отечественного.
Максимальная скорость, которую развивают автомобили на первой и второй передаче, при заданных условиях движения и на данном участке дороги с коэффициентом сопротивления дороги y=0,15, равна
дляVolkswagen Transporter T4Vmax = 13,1 м/с; продолжение
--PAGE_BREAK--
для УАЗ 3741 Vmax= 11,3 м/с.
По графику динамического паспорта можно определить, что автомобиль
УАЗ 3741 имеет более высокую проходимость при заданных дорожных условиях на первой второй передачах, чем Volkswagen Transporter T4. Так же можно определить максимально развиваемую скорость автомобилей. Из графика видно, что она равна:
УАЗ3741: Vamax=11.4 м/с
Volkswagen Transporter T4: Vamax=13,2 м/с
По графику ускорения можно определить, что автомобиль УАЗ 3741 на первой и второй передачах развивает большее ускорение, чем VolkswagenTransporterT4.
9. Кинематическая схема рабочей тормозной системы автомобиля
/>
1-бачок тормозной жидкости;
2-поплавок;
3-сигнализатор снижения уровня тормозной жидкости;
4-подпиточные шланги;
5-главный тормозной цилиндр;
6-вакуумный усилитель;
7-впускной коллектор ДВС;
8 — клапан-распределитель;
9-тормозная педаль;
10-регулятор тормозных сил;
11-тойник;
12 – передние дисковые тормозные механизмы;
13-задние барабанные тормозные механизмы;
14-вентель для удаления воздуха из системы;
А, В — атмосферная и вакуумная полости вакуумного усилителя;
Р – разряжение во впускном коллекторе ДВС;
I, II– первичный и вторичный контур рабочей системы ТС.
10. Расчет тормозных свойств
Тормозные свойства – совокупность свойств, определяющих максимальное замедление автомобиля при его движении на дорогах в тормозном режиме, предельные значения внешних сил, при действии которых заторможенный автомобиль надежно удерживается на месте или имеет необходимые минимальные установившиеся скорости при движении под уклон.
Тормозные свойства характеризуют способность автомобиля обеспечивать необходимый темп снижения его скорости, а также удерживать его на уклоне, это достигается применением на автомобиле тормозных систем.
Тормозной диаграммой автомобиля называется зависимость скорости от замедления. Начало координат соответствует моменту нажатия на тормозную педаль (начало торможения).
Время реакции tрводителя для нормальных условий равно 0,2–1,5 с. Примем tр=0,5 с.
Время срабатывания тормозного привода tпрдля гидравлического привода равно
tпр= 0,2 с.
Время нарастания замедления tз. Примем tз=0,5 с.
Время торможения автомобиля tт. Для гидравлического привода 0,1–0,4 с. Примем 0,2 с.
Время от начала отпускания тормозной педали до возникновения зазоров между фрикционными элементами называется временем растормаживания tраст.
Полное время торможения считается по формуле:
tпт= tр+ tпр+ tз+ tт
Тормозной путь считается по формуле:
Sт=0,04 ×Vа ×кэ/jх
Vа – начальная скорость при торможение, примем Vа=30 км/ч;
кэ=1, т. к. jх≤0,4.
jх=0,21
Рассчитаем тормозной путь при заданных условиях:
Vа
Sт
30,000
13,228
25,000
9,186
20,000
5,879
15,000 продолжение
--PAGE_BREAK--
3,307
10,000
1,470
5,000
0,367
0,000
Вывод: По построенной тормозной диаграмме можно определить, что важными факторами, которые влияют на время торможения, являются: тип автомобиля, квалификация и состояния водителя (трезвость, усталость), тип тормозного привода (гидравлический или пневматический), состояние тормозной системы, состояние дороги и дорожной ситуации.
Остановочным путь – это путь, проходимый автомобилем от момента, когда водителем была замечена опасность, до полной остановки автомобиля. Он равен сумме тормозного пути и пути, проходимого за время реакции водителя.
Тормозной путь определяется по следующей формуле:
/>,
/>,
где />– время запаздывания, />=0,2с;
/>– время нарастания замедления, />=0,5c;
/>— время реакции водителя, />=0,5с;
Vа – скорость автомобиля, м/с.
Vа,
Км/ч
Sтор
jх=0,2
jх=0,6
5
1,12
0,79
10
3,22
1,91
15
6,30
3,35
20
10,37
5,12
25
15,43
7,23
30
21,47
9,66
Vа,
км/ч
Sост
jх=0,2
jх=0,6
5
2,51
2,18
10
6,00
4,68
15
10,47
7,52
20
15,93
10,68
25
22,37
14,17
30
29,80
17,99
Вывод: Из графика видно, что чем больше коэффициент сцепления тем меньше тормозной путь.
11. Вывод по тормозным свойствам автомобиля
Тормозные свойства автомобиля имеют важное значение для безопасности движения. На тормозные свойства влияют следующие факторы:
1) Коэффициент сцепления шин с дорогой.
Чем больше коэффициент сцепления тем меньше тормозной путь.
2) Скорость движения в начале торможения. Чем больше скорость торможения, тем больше время торможения.
3) Техническое состояние тормозной системы и тип тормозного привода.
4) Состояние водителя.
12. Топливно-экономические свойства автомобиля
Топливной экономичностью называют совокупность свойств определяющие расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Эксплуатационный расход топлива характеризует топливо использование автомобилями в реальных условиях эксплуатации, т.е. потребление топлива автомобилями при их конкретном техническом состоянии и при конкретных условиях эксплуатации.
На эксплуатационный расход топлива помимо топливной экономичности существенное влияние оказывают техническое состояние узлов и агрегатов АТС, тип и состояние дорожного покрытия, атмосферные условия, квалификация водителя и его стиль вождения, тип и сложность маршрута, интенсивность движения, скоростные и нагрузочные режимы и т.п.
Основными оценочными показателями топливно-экономических свойств являются контрольный расход топлива, топливная характеристика установившегося движения Qn=f(Va) на дорогах с различным состоянием покрытия, зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени использования мощности ge=f(Va) и зависимость удельной производительности автомобиля от скорости движения Wy=f(Va) на дорогах с различным состоянием покрытия.
Контрольный расход топлива это расход топлива в л/100 км при движении автомобиля полной массы с установившейся скоростью по ровной горизонтальной дороге с усовершенствованным покрытием. Скорость движения указывается в технической характеристике автомобиля.
Топливная характеристика установившегося движения – это зависимость путевого расхода топлива от скорости установившегося движения в заданных дорожных условиях. Для определения расхода топлива при установившемся движении можно воспользоваться уравнением расхода топлива. продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
где:
/> – путевой расход топлива, л/100 км;
/> – удельный эффективный расход топлива двигателем при номинальной мощности, г/кВт×ч.
Примем />=1,1×gemin, для карбюраторных двигателей gemin=320 г./кВт×ч, />=1,1×320=352 г./кВт×ч;
/> – мощности, расходуемые соответственно на преодоление сопротивления дороги и воздуха;
/> – эмпирические коэффициенты, зависящие соответственно от степени использования мощности U и частоты вращения коленчатого вала двигателя />, примем kU=1,2, kw=1,8;
/> – скорость движения автомобиля, м/с;
/> – плотность топлива, />,/>=750/>;
/> – КПД трансмиссии.
Расчет для автомобиля УАЗ 3741 при V=6,4273 м/с и y1=0,05, y2=0,159, y3=0,094
УАЗ 3741
/>
V, м/с
y1=0,05
y2=0,159
y3=0,094
y4=0,15
3,5300
4,2563
13,5328
8,0009
12,7668
5,5100
4,2586
13,5351
8,0033
12,7692
9,2000
4,2626
13,5391
8,0072
12,7732
Volkswagen Transporter T4
/>
V, м/с
y1=0,05
y2=0,159
y3=0,094
y4=0,15
4,1600
4,1312
7,7620
7,7657
12,3915
5,5100
4,1354
7,7662
7,7699
12,3957
9,2100
4,1398
7,7705
7,7743
12,4000
Расчет зависимости эффективного расхода топлива от степени использования мощности.
Удельный расход топлива определяется по формуле:
qe=qN*ku*kw
где:
qN – эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя, он определяется по формуле:
QN=(1.05 – 1.1) qemin
ku – коэффициент, учитывающий зависимость удельного расхода топлива от степени использования мощности.
U – степень использования мощности двигателя.
kw – коэффициент, учитывающий зависимость путевого расхода топлива от числа оборотов коленвала.
Степенью использования мощности называется отношение степени мощности двигателя при некоторой частичной подачи топлива и заданным значением числа оборотов коленвала к мощности двигателя при той же частоте оборотов в коленвале, но при полной подачи топлива.
Определим параметры по заданию при n1=0.5ni, n2=nI, n3=nN. Примем U=20, 40, 60%
УАЗ 3741
nI
n1
n2
n3
n1/ nN
n2/ nN продолжение
--PAGE_BREAK--
n3/ nN
kw1
kw2
kw3
ku1
qe1
qe2
qe3
1000
500
1000
4000
0,125
0,25
1
0,45
0,35
0,15
2
316,8
246,4
105,6
1500
750
1500
4000
0,19
0,38
1
0,42
0,29
0,15
1,5
221,76
153,12
79,2
2000
1000
2000
4000
0,25
0,5
1
0,35
0,23
0,15
1,2
147,84
97,152
63,36
Volkswagen Transporter T4
1000
500
1000
3700
0,14
0,27
1
0,47
0,33
0,15
2
330,88
232,32
105,6
1500
750
1500
3700
0,2
0,41
1
0,4
0,26
0,15
1,5
211,2
137,28
79,2
2000
1000
2000
3700
0,27
0,54
1
0,33
0,2
0,15
1,2
139,39
84,48
63,36
Вывод: из расчетов видно, что при увеличение оборотов коленчатого вала удельный расход топлива значительно уменьшается, т. к. уменьшаются коэффициенты ku и kw.
Построение графика движения автомобиля
При построении данного графика движения указывается скорость, время прохождения каждого участка пути, нормированный расход топлива, который необходим для определения производительности с учетом топливной производительности.
При помощи этого графика определяется:
максимальная скорость;
расход топлива на единицу пройденного пути.
13. Вывод по топливно-экономическим свойствам автомобилей
Из расчетов видно, что при увеличение оборотов коленчатого вала удельный расход топлива значительно уменьшается, т. к. уменьшаются коэффициенты ku и kw.
14. Определение максимальной массы буксируемого прицепа с заданной скоростью с запасом динамического фактора DD=0,03
При равномерном движении автомобиля весь динамический фактор может быть израсходован на преодоление сопротивления дороги, т.е. можно принять, что/>.
Вес автоприцепа, способного к движению:
/>;
где /> – динамический фактор автомобиля, определённый по динамическому паспорту.
Данная нам скорость равна 90 км/ч. Но мы принимаем скорость равной максимальной скорости разгона автомобилей, т.е. 40 км/ч
Заданная скорость равна 40 км/ч= 11,1 м/с DaУАЗ 3741= 0,2777, DaVolkswagen Transporter T4= 0,2665
УАЗ3741: Мпр=(0,2777+0,03)*2720/0,2777=5658 кг;
Volkswagen Transporter T4: Мпр=(0,2665+0,3)*2640/0,2665=5612 кг.
Список литературы
Башкардин А.Г. Эксплуатационные свойства автомобилей, Методические указания.-СПбГАСУ, 2001;
Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств, М.: Машиностроение, 1989.