1. Внешняя скоростнаяхарактеристика двигателяЗМЗ-53
Внешняяскоростная характеристика представляет собой зависимость эффективной мощности/> [кВт], эффективногокрутящего момента /> [Н·м],удельного расхода топлива /> [г/кВт·ч],часового расхода топлива /> [кг/ч],от частоты вращения коленчатого вала /> [об/мин]при установившемся режиме работы двигателя и максимальной подаче топлива.
Определениетекущего значения эффективной мощности />,[кВт] от частоты вращения коленчатого вала двигателя производится поэмпирической зависимости, предложенной С.Р. Лейдерманом:
/>,
где /> – максимальнаяэффективная мощность двигателя [кВт];
/> – текущая частотавращения [об/мин];
/> – частота вращения примаксимальной мощности [об/мин];
Для бензиновогодвигателя коэффициенты />=1 и />=1
Определениенаименьшей устойчивой – /> и максимальной – /> частот вращенияколенчатого вала [об/мин]
/>=0,13·nN; />= 0,13·3200 = 416 об/мин
Т.к. надвигателе установлен ограничитель частоты вращения коленчатого вала, то:
/>=1,2·nN; />= 1,2·3200 = 3840 об/мин
/>= 11,7 кВт
Значенияэффективной мощности двигателя сводятся в таблицу 1
Определениемощности НЕТТО двигателя />, [кВт]
/>= 0,9·/>; />= 0,9·11,7 = 10,5 кВт
Значениямощности НЕТТО двигателя сводятся в таблицу 1
Определениеэффективного крутящего момента двигателя />,[Н·м]
/>=9550·/>; />=/>/>=279,3 Н·м
Значенияэффективного крутящего момента двигателя сводятся в таблицу 1
Определениекрутящего момента двигателя НЕТТО />, [Н·м]
/> = 0,9·/>; />= 0,9·279,3 = 251,4 Н·м
Значениякрутящего момента двигателя НЕТТО сводятся в таблицу 1
Определениеудельного расхода топлива />,[г/кВт·ч]
/>,
где /> – минимальный удельныйрасход топлива[г/кВт·ч]
/> = 327,2 [г/кВт·ч]
Значенияудельного расхода топлива двигателя сводятся в таблицу 1
Определениечасового расхода топлива двигателя />, [кг/ч]
/>
/> = 3,8 кг/ч
Значениячасового расхода топлива двигателя сводятся в таблицу 1
2. Тяговыйбаланс автомобиля
Тяговыйбаланс автомобиля – это совокупность графиков зависимостей силы тяги на ведущихколесах />, [Н] (на различныхпередачах), а также суммы сил сопротивления качению />,[Н] и воздуха />, [Н] от скоростидвижения автомобиля />/> [км/ч]
Расчет силтяги на колесах для каждой передачи />, [Н]
/>,
где /> – коэффициент полезногодействия трансмиссии;
/> – передаточное числотрансмиссии;
/> – радиус качения колеса,[м]
/>,
где /> – передаточное числокоробки переменных передач
/> – передаточное числоглавной передачи
Радиускачения колеса />, [м] длярадиальной шины определяется как:
/>
КПД трансмиссии/> определяется:
/>,
где K – число парцилиндрических шестерен в трансмиссии автомобиля, через которые передаетсякрутящий момент на />-той передаче;
L– число пар коническихили гипоидных шестерен;
M – число карданных шарниров.
Расчетскорости движения автомобиля для каждой передачи />,[км/ч]
/>
Расчетсилы тяги на колесах и скорости автомобиля на 1-й передаче
/>
/>
/>м
/> Н
/> км/ч
Значения силытяги на колесах и скорости автомобиля на 1-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчетсилы тяги на колесах и скорости автомобиля на 2-й передаче
/>
/>
/> Н
/> км/ч
Значения силытяги на колесах и скорости автомобиля на 2-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчет силытяги на колесах и скорости автомобиля на 3-й передаче
/>
/>
/> Н
/> км/ч
Значения силытяги на колесах и скорости автомобиля на 3-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчетсилы тяги на колесах и скорости автомобиля на 4-й передаче
/>
/>
/> Н
/> км/ч
Значения силытяги на колесах и скорости автомобиля на 4-й передаче сводятся в таблицу 2
Расчет силысопротивления качению колес автомобиля по дорожному покрытию />, [Н]
/>,
где /> – масса полностьюзагруженного автомобиля, [кг]
/> = 9,8 – ускорениесвободного падения, [м/с2]
/> – коэффициентсопротивления качению автомобильного колеса
/>,
где /> = 0,018 – коэффициентсопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону;
/> = 0,03 – коэффициентсопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге.
Расчеткоэффициента сопротивления качению колеса /> исилы сопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону />, [Н]
/>
/> Н
Расчеткоэффициента сопротивления качению колеса /> исилы сопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге/>, [Н]
/>
/> Н
Значения силсопротивления качению колес автомобиля сводятся в таблицу 3
Расчетсилы сопротивления воздуха действующей на автомобиль />, [Н]
/>,
где /> – коэффициент обтекаемостиформы автомобиля, [кг/м3]
/> – площадь МИДЕЛЯ –площадь проекции автомобиля на плоскость перпендикулярную продольной оси, [м2].
/> [кг/м3],
где /> – коэффициентаэродинамического сопротивления;
/> = 1,225 [кг/м3]– плотность воздуха
/>[м2],
где /> – колея передних колёсавтомобиля, [м]
/> – наибольшая высотаавтомобиля, [м]
/> м2
/> кг/м3
/> Н
Значения силсопротивления воздуха автомобиля сводятся в таблицу 3
/>; />
/> Н укатанная снеж.дорога
/> Н мокрый асфальт
/> Н сухая грунт. дорога
/> Н сухой асфальт
3. Динамическийфактор автомобиля
Динамическийфактор автомобиля представляет собой совокупность динамических характеристик,номограммы нагрузок автомобиля.
Динамическаяхарактеристика – это зависимость динамического фактора автомобиля с полнойнагрузкой от скорости его движения
/>.
Динамическимфактором /> автомобиля называется отношениеразности силы тяги и силы сопротивления воздуха к весу автомобиля:
/>.
Расчетдинамического фактора и силы сопротивления воздуха />,[H] на 1-ой передаче
/>
/> Н
/>
Значениядинамического фактора и силы сопротивления воздуха на 1-й передаче сводятсяв таблицу 4
Расчетдинамического фактора и силы сопротивления воздуха />,[H] на 2-ой передаче
/> Н
/>
Значениядинамического фактора и силы сопротивления воздуха на 2-й передаче сводятсяв таблицу 4
Расчетдинамического фактора и силы сопротивления воздуха />,[H] на 3-ей передаче
/> Н
/>
Значениядинамического фактора и силы сопротивления воздуха на 3-й передаче сводятсяв таблицу 4
Расчетдинамического фактора и силы сопротивления воздуха />,[H] на 4-ой передаче
/> Н
/>
Значениядинамического фактора и силы сопротивления воздуха на 4-й передаче сводятсяв таблицу 4
Расчетсуммарного коэффициента сопротивления дороги />
/>
С учетомтого, что автомобиль движется по ровной, горизонтальной поверхности дороги, то />
Значениякоэффициентов сопротивления качению колес /> поасфальтобетону и по грунтовой дороге /> берутсяиз таблицы 3
Значениякоэффициента суммарного сопротивления движения автомобиля по асфальтобетону /> и по грунтовой дороге /> сводятся в таблицу 5
/> мм
/> мм
/> => />
4. Характеристикаускорений автомобиля
Характеристикаускорений– это зависимость ускорений автомобиля от скорости />, [м/с2], приего разгоне на каждой передаче.
Величинуускорений />, [м/с2] при разгоне автомобилейрассчитывают из выражения:
/>,
где /> – коэффициент суммарногодорожного сопротивления по асфальтобетонному покрытию (/> = />);
/> – коэффициент,учитывающий инерцию вращающихся масс при разгоне автомобиля
/>,
где /> – момент инерции маховикаи разгоняющихся деталей автомобиля, [кг/м2];
/> – момент инерции колесавтомобиля, [кг/м2];
n=4 – общее число колесавтомобиля
Такимобразом, величина коэффициента /> показывает, во сколько раз увеличиваютсясиловые и мощностные затраты, связанные с разгоном автомобиля, попричине разгона вращающихся масс автомобиля (двигателя, шестерен и валовтрансмиссии, колес и связанных с ними деталей)
Расчетвеличины ускорения при разгоне автомобиля на 1-ой передаче
/>
/>
/> м/с2
Значениявеличины ускорения при разгоне автомобиля на 1-ой передаче сводятся в таблицу 5
Расчетвеличины ускорения при разгоне автомобиля на 2-ой передаче
/>
/>
/> м/с2
Значениявеличины ускорения при разгоне автомобиля на 2-ой передаче сводятся в таблицу 5
Расчетвеличины ускорения при разгоне автомобиля на 3-ей передаче
/>
/>
/> м/с2
Значениявеличины ускорения при разгоне автомобиля на 3-ей передаче сводятся в таблицу 5
Расчетвеличины ускорения при разгоне автомобиля на 4-ой передаче
/>
/>
/> м/с2
Значениявеличины ускорения при разгоне автомобиля на 4-ой передаче сводятся в таблицу 5
5. Характеристикавремени и пути разгона автомобиля
Характеристикаразгонапредставляет собой зависимости времени
t= f(Va), [c] и пути S= f(Va), [м], разгона полностьюзагруженного автомобиля, на отрезке ровного, горизонтального шоссе сасфальтобетонным покрытием. Для определения времени разгона воспользуемсяграфиком зависимости jaz= f(Va).
Времяразгона
Времядвижения автомобиля, при котором его скорость возрастает на величину />, определяется по закону равноускоренногодвижения:
/>,
где: /> км/ч
/>– значение ускорения в началеинтервала, [м/с2]
/>– значение ускорения в конце интервала,[м/с2]
Суммарноевремя разгона автомобиля на заданной передаче от минимальной скорости Vamin до максимальной скоростиVamaxнаходят суммированиемвремени разгона на интервалах:
/>
где: q – общее число интервалов.
Определениезначений времени разгона автомобиля
/>
/> м/с2
/> км/ч
/> с
Значениявремени разгона автомобиля сводятся в таблицу 6
Путьразгона
/>, [м] – путь, проходимый автомобилем завремя />
/> – значение скорости вначале интервала, км/ч
/> – значение скорости вконце интервала, км/ч
/> – время движенияавтомобиля, при котором его скорость возрастает на величину />
Путь,проходимый автомобилем при его разгоне, от минимальной скорости
Vamin = 0 до максимальной – Vamax, находят суммированиемрасстояний />на интервалах:
/>, [м]
где: q – общее число интервалов.
Путь,пройденный автомобилем за время /> переключенияпередачи с индексом /> напередачу с индексом />составляет:
/>
Определениезначений пути разгона
/> с
/>
/> км/ч
/> м
Значения путиразгона автомобиля сводятся в таблицу 6
6. Мощностнойбаланс автомобиля
Мощностнойбалансавтомобиля представляет собой совокупность зависимостей мощностей на ведущихколесах автомобиля/>, [кВт], для всех передаточных чиселтрансмиссии, мощностей сопротивления дороги />, [кВт], и воздуха />, [кВт], от скорости движения/>, [км/ч].
Расчетмощности, приведенной от двигателя к колесам автомобиля, на каждой передаче/>, [кВт]
/>
Расчетмощности, приведенной от двигателя к колесам автомобиля, на 1-ой, 2-ой и 3-ей,передачах
/> кВт
Значениямощности, приведенной от двигателя к колесам на 1-ой, 2-ой, 3-ей передачах сводятся в таблицу 7
Расчетмощности, приведенной от двигателя к колесам автомобиля на 4-ой передаче
/> кВт
Значениямощности, приведенной от двигателя к колесам на 4-й передаче сводятся в таблицу 7
Расчет мощности,затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха />,[кВт]
/>
/> кВт
Значениямощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха сводятся в таблицу7.
Расчет мощностисуммарного сопротивления дороги />, [кВт]
/>,
где – />, причем /> – сила, затрачиваемая напреодоление автомобилем подъема. Так как автомобиль движется по ровнойгоризонтальной поверхности дороги, то />.
/> и /> принимаем из таблицы 3
Расчетмощности сопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону
/> кВт
Расчетмощности сопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге
/> кВт
Значениямощности сопротивления качению колес автомобиля сводятся в таблицу 8.
7. Топливно-экономическая характеристика автомобиля
Топливно-экономическаяхарактеристика автомобиля позволяет определять расход топлива в зависимости отскорости его движения. Она представляет собой график зависимости путевогорасхода топлива от скорости автомобиля/>.
Значенияпутевого расхода топлива />, [л/100 км]определяют по выражению:
/>,
где /> — часовой расход топлива,[кг/ч],
/>,
где: /> – функция зависимостиудельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя,[г/кВт×ч];
/> — суммарная мощностьсопротивления движению автомобиля, [кВт];
/> – коэффициент,учитывающий изменение удельного расхода топлива /> в зависимости откоэффициента использования мощности двигателя />.
/>
/>,
где: /> – плотность топлива, [г/см3];
/>, [г/см3] –плотность бензина;
Определениепутевого расхода топлива /> на 3-йпередаче по асфальтобетону.
/>
/>
/> кг/ч
/> л/100 км
Значенияпутевого расхода топлива на 3-й передаче по асфальтобетону сводятся в таблицу 9
Определениепутевого расхода топлива /> на 3-йпередаче по грунту
/>
/>
/> кг/ч
/> л/100 км
Значенияпутевого расхода топлива на 3-й передаче по грунту сводятся в таблицу 9
Определениепутевого расхода топлива /> на 4-йпередаче по асфальтобетону
/>
/>
/> кг/ч
/> л/100 км
путевогорасхода топлива на 4-й передаче по асфальтобетону сводятся в таблицу 9
Определениепутевого расхода топлива /> на 4-йпередаче по грунту
/>
/>
/> кг/ч
/> л/100 км
путевогорасхода топлива на 4-й передаче по грунту сводятся в таблицу 9
Заключение
В даннойкурсовой работе я провел тяговый расчет автомобиля
ГАЗ 53А с двигателем ЗМЗ – 53.Построил внешнюю скоростную характеристику двигателя. Вычислил тягу, динамику иускорения автомобиля на разных передачах КПП. Также произвел расчет времени ипути разгона автомобиля, баланс мощностей и экономичность двигателя на даннойпередаче по разным типам дорожных покрытий.
Списоклитературы
1. Конструкция, расчет ипотребительские свойства изделий. Методические указания по курсовомупроектированию. Составитель А.И. Федотов. — Иркутск: Изд-во ИрГТУ,2004. Часть 1–41 с.