МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИУКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра технической эксплуатации и сервиса автомобилей
Курсовая работа
по дисциплине: «ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХСРЕДСТВ»
на тему: «Расчет расхода топлива, стоимостной оценки ГСМ, токсичностиотработавших газов автомобиля ЛАЗ-А141»
Выполнил: Ст.гр. Т-21
Петренко А.А.
Проверил: ас.Корык П.Н.
Харьков 2010
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Исходныеданные
1. Расчетрасхода топлива
1.1 Расчет расхода топлива подействующим нормам
1.2 Расчет расхода топлива пометодике проф. Говорущенко Н.Я.
2. Расчетстоимости горюче-смазочных материалов
2.1 Определение стоимости топлива
2.2 Определение стоимости смазочных материалов
2.3 Общая стоимость горюче-смазочныхматериалов
3. Расчётнормативного пробега и затрат на обслуживание и ремонт подвижного состава
4. Расчеттоксичности автомобиля
4.1 Расчет выбросов вредных веществдля разной загрузки автомобиля
4.2 Определение экологического ущербав гривнах
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Среди всех видовтранспорта автомобильный транспорт играет важнейшую роль по перевозкепассажиров, грузов. Автомобильный транспорт эксплуатируется в различныхусловиях, которые в свою очередь влияют на работу автомобиля, главным факторомкоторого является износ узлов и агрегатов транспорта. Большая доля износа изатрат, приходится на двигатель.
Главными показателямиработы двигателя является расход топлива и выброс отработавших газов ватмосферу.
Главной целью курсовойработы является определение расхода топлива и выброс отработавших газов ватмосферу. А также нахождения оптимального решения этих составляющих.
Оптимизация расходатоплива заключается в том, чтобы выбрать тот режим работы, который удовлетворялбы наши потребности, а это минимальный расход топлива при перевозочномпроцессе.
Главными компонентамивыброса вредных веществ в атмосферу является CO, NOx, CnHm. Нашей задачей является найти такой режим работы двигателя, такуюскорость автомобиля, чтобы выброс этих компонентов в общем целом былнаименьшим.
В связи с увеличениемколичества автомобилей выброс в атмосферу вредных веществ становится с каждымгодом все больше. Тем самым ухудшается экологическое состояние на территорииУкраины. Чтобы решить эти проблемы, необходимо усовершенствовать все системы иагрегаты, связанные с выбросом вредных веществ.
В задании дан автомобиль ЛАЗ-А141.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Основные техническиехарактеристики автомобиля
ЛАЗ-А141
1. Массаснаряженного автомобиля, кг 8600
2. Полная масса, кг 5200
3. Ширинаавтомобиля, мм 2500
4. Высотаавтомобиля, мм 3312
5. Рабочий объем, л 6,54
6. Ход поршня, м 0,095
7. Максимальнаямощность двигателя, кВт 122
8. Максимальнаяскорость, км/ч 90
9. Передаточноечисло главной передачи 4,78
10. Передаточное числоI передачи 7,92
11. Передаточноечисло II передачи 4,37
12. Передаточноечисло III передачи 2,55
13. Передаточноечисло IV передачи 1,49
14. Передаточноечисло V передачи 1,00
15. Радиус колес, м0,498
16. Частота вращениядвигателя при максимальном крутящем моменте, об/мин 1600
17. Частота вращениядвигателя при максимальной мощности, об/мин 2600
18. Коэффициентсопротивления воздуха, Нс2/м4 0,37
19. КПД трансмиссии0,9
1. РАСЧЕТ РАСХОДА ТОПЛИВА
1.1 Расчетрасхода топлива по действующим нормам
В действующих нормах,установленных для Украины приказом Министерства транспорта и связи Украины от10.02.98г. № 43, используется три вида линейных норм:
· базовая норма на100 км пробега автомобиля;
· норма на 100 ткмтранспортной работы (учитываются дополнительные затраты топлива при движении сгрузом);
· норма на ездку сгрузом (учитывается дополнительный расход топлива, связанный с маневрированиемв пунктах погрузки и разгрузки).
Линейные нормы затраттоплива установлены для каждой марки автомобильного транспорта. Линейные нормыявляются технологическими нормами и включают расход топлива, необходимого дляосуществления транспортного процесса. Расход топлива на внутригаражные ихозяйственные надобности в состав линейных норм не входит и рассчитываетсяотдельно.
Учетдорожно-транспортных, климатических и других эксплуатационных факторовпроизводится при помощи ряда поправочных коэффициентов, регламентированных ввиде процентов повышения и снижения исходного значения нормы.
Для легковых автомобилейнормированный расход топлива рассчитывается по формуле:
/> (1.1)
где QH –норма расхода топлива, л;
HS – базоваялинейная норма расхода топлива, л/100км;
S – пробег автомобиля,км;
Kå – поправочный коэффициент (суммарнаяотносительная надбавка или уменьшение) к норме в процентах;
D1 = 5% работа в городе снаселением до 0,5 млн. человек;
D 2= 5% посколькуавтомобиль работает в зимний период;
НS = 18 л/100км
Hот — норма затраттоплива на работу нагревателя, л/ч;
Т- время работыавтомобиля с включенным нагревателем, ч.
/>
1.2 Расчет расхода топлива по методикепроф. Говорущенко Н.Я.
Определяется линейнаянорма расхода топлива для груженого и порожнего автомобиля в зависимости отскорости движения автомобиля.
Расход топливаопределяется по формуле
/> (1.2)
/>
где Va –скорость движения автомобиля, км/ч;
А, В, С – постоянныекоэффициенты для данной марки автомобиля;
/> – индикаторный коэффициент полезногодействия;
/>– средневзвешенное передаточное числокоробки перемены передач;
/> – коэффициент суммарного дорожногосопротивления движению автомобиля;
kF – фактор обтекаемости,Нс2/м2;
Ga – весавтомобиля, Н.
Коэффициенты А, В, и Сзависят от типа двигателя. Для дизельного двигателя эти коэффициентырассчитываются по следующим образом:
/> (1.3)
/>;
/> (1.4)
/>;
/> (1.5)
/>;
где Vh –рабочий объём двигателя, л;
i0–передаточное число главной передачи;
rk –динамический радиус колеса, м;
Sn – ходпоршня, м;
НН – низшаятеплота сгорания, кДж/кг;
/> – плотность топлива, кг/м3.
Значения низшей теплотысгорания и плотность топлива зависит от типа двигателя.
Для автомобилей сдизельным двигателем: НН = 43000 кДж/кг; /> =0,84 кг/м3.
Индикаторный КПД такжезависит от типа установленного на автомобиле двигателя и определяется дляавтомобилей с дизельным двигателем по формуле:
/> />
/> />
/> />
где Ni — процент использования мощности, %.
Процент использованиямощности определяется по формуле
/>;(1.6)
/>;
/>;
где ηтр –КПД трансмиссии;
Nmax –максимальная мощность двигателя, кВт.
Определим коэффициентсуммарного дорожного сопротивления движению автомобиля:
/>;(1.7)
/>
Средневзвешенноепередаточное число коробки перемены передач зависит от скорости движения автомобиляи приближенно определяется по следующей формуле:
/>; (1.8)
/> ;
/>; (1.9)
/>;
Фактор обтекаемостиопределяется по формуле:
/> Н. с 2 /м 2, (1.10)
kF = 4,899
где k – коэффициентсопротивления воздуха, Н.с2/м4(k = 0,61);
/> – коэффициент заполнения лобовойплощади, для автобусов принимается равным – 0,97.
Вес автомобиля (порожний,нагруженный, груженый), определяется по формуле:
/> Н; (1.11)
/>;
/>;
/>;
где g = 9,81 м/с2– ускорение свободного падения тела;
Ма – массаавтомобиля, кг.
Исходные данныевыбираются из справочника или приложения для данной марки автомобиля.
При выборе передаточногочисла главной передачи, необходимо учитывать, что на некоторых автомобиляхглавная передача двухступенчатая.
Некоторые автомобилиимеют раздаточные коробки, мультипликаторы или делители. В этом случаепередаточное число высшей передачи коробки перемены передач необходимо умножитьс большим передаточным числом раздаточной коробки или меньшим передаточнымчислом мультипликатора или делителя, КПД трансмиссии в расчете принимаетсяпостоянным, а значение брать из приложения. Масса порожнего автомобилясоответствует массе снаряженного автомобиля, а масса груженного – полной массеавтомобиля.
Рассчитываем расход топлива придвижении автомобиля на разных нагрузках и сводим в таблицу 1.1
Таблица 1.1– Для порожнего, полугруженого игруженого автомобиляVa 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Va^3 1000 8000 27000 64000 125000 216000 343000 512000 729000 Y 0,09 0,05 0,03 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 ik 5,54 2,77 1,85 1,38 1,11 0,92 0,79 0,69 0,62 Gamin Ni 19,30 19,97 21,79 25,32 31,14 39,82 51,94 68,07 88,78 η 0,47 0,47 0,48 0,48 0,50 0,51 0,54 0,57 0,62 Qmin 69,04 35,28 24,88 20,59 18,93 18,64 19,13 20,03 21,08 Gacp Ni 25,11 25,78 27,59 31,12 36,95 45,63 57,75 73,88 94,59 η 0,48 0,48 0,49 0,50 0,51 0,53 0,55 0,59 0,63 Qcp 81,93 41,68 29,08 23,65 21,25 20,44 20,53 21,12 21,92 Gamax Ni 30,92 31,59 33,40 36,93 42,75 51,44 63,56 79,69 100,40 η 0,49 0,50 0,50 0,51 0,52 0,54 0,56 0,60 0,64 Qmax 94,18 47,77 33,08 26,56 23,47 22,17 21,88 22,16 22,73
На основе таблицы 1.1построим график зависимости расхода топлива от изменения скорости движения.
Таблица 1.2 – Для скорости Va=30 км/ч, = 90км/чПоказатель 30 км/ч 90 км/ч /> Пустой Загруженный на 50% Загруженный на 100% Пустой Загруженный на 50% Загруженный на 100% /> /> Ga* 2531 3296,2 4061,3 843,66 1098,72 1353,8 /> Q, л 24,88 29,08 33,08 21,08 21,92 22,73 />
2. ОЦЕНКАСТОИМОСТИ ГСМ
2.1 Определение стоимости топлива
Расход топлива на работуавтомобиля за расчетный период определяется по формуле:
/> л, (2.1)
/> л.
где QH –расчетная норма расхода топлива по норме, л;
D – количество дней в расчетномпериоде, дн.
/>, (2.2)
/> дн;
где Dk –количество дней в календарном периоде, дн.;
αп –коэффициент использования парка.
Расход топлива на внутригаражныеи хозяйственные надобности:
/> л, (2.3)
/> л.
где НQ –процент от расхода топлива на линии, идущий на внутригаражные и хозяйственныенадобности (0,5 … 1%).
Общий расход топливасоставит, л:
/>л; (2.4)
/> л.
Затраты на топливосоставят:/>грн., (2.5)/> грн.
где Цт – ценаодного литра топлива, грн. (7 грн.)
2.2 Определение стоимости смазочныхматериалов
Стоимость масла длядвигателей определяется по формуле, грн.:
/>/> грн., (2.6)
/> грн.,
где Ндв –норма расхода масла для двигателей на 100 л топлива, л (Ндв=2,2л );
Цдв – цена 1лмасла для двигателей, грн. (Цдв =50 грн.).
Стоимость трансмиссионнойсмазки определяется по формуле:
/>грн., (2.7)
/> грн.
где Нтр –норма расхода трансмиссионной смазки на 100 л топлива, л
(Нтр = 0,2 л );
Цтр – цена 1лтрансмиссионной смазки, грн. (Цтр=60 грн.).
Стоимость пластичной(консистентной) смазки определяется по формуле:
/> грн., (2.8)
/> грн.
где Нпл –норма пластичной смазки на 100 л топлива, кг (Нпл = 0,2кг);
Цпл –стоимость одного килограмма смазки, грн. (Цпл=35 грн.)
2.3 Общая стоимость горюче-смазочныхматериалов
Стоимость топлива исмазочных материалов за расчетный период:
/>грн.; (2.9)
/>грн.
На основе полученныхданных строим диаграмму стоимости ГСМ
3. РАСЧЕТ НОРМАТИВНОГО ПРОБЕГА И ЗАТРАТНА ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
При оперативномпланировании норм пробега подвижного состава до капитального ремонта ипериодичности профилактических робот устанавливается в километрах или в литрахиспользуемого топлива.
Периодичность по расходутоплива устанавливает:
до капитального ремонта
/> /> (3.1)
/>
до профилактических роботТО-1
/> (3.2)
/>
до профилактических роботТО-2
/> (3.3)
/>
где />-наименьшая удельнаязатрата топлива г/к.с-ч(для дизельных двигателей />=180г/к.с-ч)
/> — относительно нормативные значенияпробегов для первой группы условий эксплуатации до капитального ремонта,профилактических робот ТО-1 и ТО-2, км (приведены в дополнении Б).
Трудоемкость ремонтных влияний на 100литров топлива рассчитывается по формуле
/>(3.4)
/>
где />-нормативная трудоемкостьработ ТР для первой группы условий эксплуатации, чел.ч/100л.
Общая трудоемкость работна планируемый период эксплуатации (месяц, квартал, год и т.д.) будетсоставлять
/> (3.5)
/>
где Qпл-расход топлива на планируемый период эксплуатации, л;
Qн — суточныйрасход топлива одного автомобиля, л;
/>, />,/> -нормативная трудоемкость ЩО, ТОпринимают положения с Положения про обслуживания транспортных машин, чел.-ч
Последние время натерритории Украины эксплуатируются автомобили государств СНД, которые имеют дватехнически обслуживания-ТО-1 и ТО-2, а также марки автомобилей дальнегозарубежья, которые имеют одно обслуживание, что устанавливается по сервиснойкнижке.
Расходы напрофилактическое обслуживание и ремонт можно определить по формуле:
/>(3.6)
/>
где /> — расход топлива за год, л
/> — суточная норма расхода топлива, л
/> — нормы расхода относительно на одноежедневное обслуживание ТО-1, ТО-2, ПР, грн.
/>-величина кратности нормативногорасхода топлива до ТО-2, как до нормативного расхода топлива до ТО-1; />
/> — расход топлива на 1000 км пробега,л />
/> — коэффициент, учитывающий корректныеусловия эксплуатации .
Величина кратностинормативного расхода топлива до ТО-2, как до нормативного расхода топлива доТО-1
/>
/>
4. РАСЧЕТ ТОКСИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ
4.1 Определение количества выбросоввредных веществ для груженного и порожнего автомобиля в зависимости от скоростидвижения по методике проф. Говорущенко Н.Я.
Выброс вредных веществ сотработавшими газами в г/км определяется по формуле:
/>/> (4.1)
где MХ –молекулярная масса вредного вещества, г/моль;
/> – плотность топлива, кг/м3,(/>=0,84 кг/м3)
А2, В2,С2 – постоянные коэффициенты, зависящие от типа установленного наавтомобиле двигателя и вида вредного вещества;
Ni – процентиспользования мощности, %;
Q – расход топлива, л/100км;
/> – коэффициент избытка воздуха.
Значения молекулярноймассы вредных веществ МХ, А2, В2 и С2для различных видов вредных веществ приведены в таблице 3.
Коэффициент избыткавоздуха определяется по формуле:
/>, (4.2)
где а1 и b1– эмпирические коэффициенты, зависящие от типа установленного на автомобиледвигателя (для автомобилей с дизельным двигателем a1 = 5, b1= -0,035).
Таблица 3 – Значениямолекулярной массы МХ и коэффициентов А2, В2, С2для различных видов вредных веществ
Тип
двигателя
Вид
вещества Значения коэффициентов
MХ
A2
B2
C2 Дизельный СО 28 0,05 -0,0015 0,000014
NOx 30 0,02 0,0023 -0,000004
CnHm 86 0,017 -0,00031 0,00000247
Расчеты расхода топлива Qи процента использования мощности Ni приведены в пункте 1.2.
Подставив численныезначения, получим следующие результаты расчетов
/>г/км
Данные расчетов выбросавредных веществ СО, CnHm и NOx приведем в видетаблицы (табл. 3)./>
Таблица 4 – Расчетвыброса вредных веществ СО, CnHm и NOx дляразной скорости движения при различной нагрузке.Va 10 20 30 40 50 60 70 80 90 αmin 4,32 4,30 4,24 4,11 3,91 3,61 3,18 2,62 1,89 αcp 4,12 4,10 4,03 3,91 3,71 3,40 2,98 2,41 1,69 αmax 3,92 3,89 3,83 3,71 3,50 3,20 2,78 2,21 1,49 CO Q'min 10,11 5,01 3,26 2,29 1,61 1,08 0,77 0,86 1,40 Q'cp 9,21 4,54 2,91 2,01 1,39 0,96 0,79 1,02 1,59 Q'max 8,09 3,98 2,53 1,74 1,21 0,90 0,88 1,22 1,76
NOx Q'min 25,94 13,48 9,93 8,85 8,97 9,77 10,81 11,44 10,62 Q'cp 35,08 18,08 13,03 11,20 10,83 11,20 11,78 11,83 10,32 Q'max 44,48 22,78 16,16 13,53 12,61 12,51 12,58 12,04 9,82
CnHm Q'min 14,11 7,08 4,77 3,60 2,85 2,28 1,82 1,52 1,41 Q'cp 14,40 7,20 4,80 3,57 2,78 2,20 1,78 1,53 1,43 Q'max 14,28 7,12 4,72 3,48 2,69 2,13 1,75 1,55 1,44
На базе полученныхрезультатов строим графики зависимостей:
1. Количествовыбросов СО от скорости движения автомобиля при различной загрузке;
2. Количествовыбросов NOx от скорости движения автомобиля при различной загрузке;
3. Количествовыбросов CnHm от скорости движения автомобиля приразличной загрузке;
4.2 Определение экологического ущербав гривнах от перевозок груза
Экологический ущерб Иэопределяется отдельно для автомобилей с карбюраторными и дизельными двигателямипо формуле
/>(4.3)
где n – количество режимов работыдвигателя;
Vi – удельный ущерб,грн./ч на i-м режиме работы двигателя;
Ti – продолжительностьработы двигателя на i-м режиме.
Удельный ущерб
/> (4.4)
где /> –размерная константа для перехода бальной системы в денежную, />.
d – безразмерная константа, зависящаяот географического положения местности (для умеренной зоны d = 1,0);
G – показатель относительнойопасности загрязнения (для городов со средней застройкой G = 4);
М – приведенный часовой выбросзагрязнителей (ОГ) у, кг/ч;
R – коэффициент разбавления выбросов,м 2/с.
Часовой выброс загрязнителей
/> (4.5)
где n – количествозагрязнителей;
i – индекс загрязнителя;
Ai –показатель относительной агрессивности;
mi — массачасового выброса загрязнителя, кг/ч.
Относительнаяагрессивность токсичных веществ (Ai):Загрязнитель
Удельный выброс двигателя (gi), г/кВтч оксид углерода 1,0
оксиды азота в пересчете на NOx 18,0 пары СН предельных, в пересчете на С 2,5 бензопирен
1,5. 10 5 соединения свинца - сажа 16
Масса часового выбросазагрязнителей
/> (4.6)
где gi –удельный выброс токсичного компонента, г/кВтч;
Nдв –мощность, снимаемая с двигателя на данном режиме, кВт.
Значения удельныхвыбросов принять в соответствии с таблицей 5.
Таблица 5 – Значенияудельных выбросов загрязнителей для дизельного двигателя.Загрязнитель
Удельный выброс двигателя (gi), г/кВтч Оксид углерода 7,6 Оксид азота 10,6 Углеводороды 4,3 Бензапирен 0,000002 Соединения свинца ¾ Сажа 1,5
Мощность, снимаемая сдвигателя на данном режиме, определяется из уравнения мощностного баланса
/>(4.7)
где /> – КПД трансмиссии, />;
/> – суммарный коэффициентсопротивления дороги,/>
Ga – весавтомобиля, кН;
Va – скоростьавтомобиля, м/с;
kF – фактор обтекаемости,Нс2/м2.
Коэффициент разбавлениявыбросов определяется по зависимости
/> (4.8)
где U – среднегодовоезначение модуля скорости ветра на уровне флюгера (10 м), принять U = 2,5 м/с;
f – безразмернаяконстанта, учитывающая тепловое состояние выбросов, f = 2,0;
h – геометрическая высотаустья выброса над средним уровнем загрязненной территории, для транспорта h =1м.
Рассчитаем расстояниеперевозок
/>;(4.10)
/> км;
где zе –количество ездок;
b — коэффициент использования пробега;
tсм –продолжительность работы автомобиля смену, ч (tсм=8 ч).
/> км;
/>,(4.11)
где t1 и t2– время движения с грузом и без груза за рассматриваемый период, ч;
ze –количество ездок;
S – расстояние перевозок,км;
Va – скоростьдвижения автомобиля, км/ч.
/>(4.12)
/>
/>
/> м2/с.
Рассмотрим расчет для груженогоавтомобиля:
/> кВт
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> кг/ч;
Часовой выброс загрязнителей при 100%загрузке равен:
/>кг/ч;
/> грн./ч.
Рассмотрим расчет для порожнегоавтомобиля:
/> кВт
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> кг/ч;
/> грн./ч.
ВЫВОДЫ
Врезультате выполнения курсовой работы для заданного автомобиля ЛАЗ-А141 были рассчитанырасход топлива и токсичность по методике проф. Говорущенко Н.Я., для которыхбыли выбраны следующие скоростные режимы: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90,100, 110 км/ч.
На основании этих расчетов, полученыграфические зависимости, которые дают общую оценку. Из графика (прил. А) видно,что расход топлива снижается при движении автомобиля от 40 до 80 км/ч, а затемначинает расти, поэтому можно сказать, что на промежутке скоростей 60 … 70 км/чрасход топлива будет минимален. Видим также, что расход топлива возрастает сувеличением веса перевозимого груза.
Произведя расчет таких вредныхвеществ, как CO, NOх, CH, видим, что кривые разнообразны и длякаждого компонента они свои. Для CO минимальный выброс при скорости движения 30… 90 км/ч; для NOх эта кривая сначала убывает, а затем возрастает,приемлемая скорость 20 … 70 км/ч; для CH кривая также убывает, а потомвозрастает, минимальный выброс СН при скорости 40…80 км/ч то есть с увеличениемскорости уменьшается выброс этого вредного вещества.
Глядя на стоимостную оценку, можносказать, что 84,44 % занимают затраты на топливо, 13,27 % — затраты на масло,1,45 % — затраты на трансмиссионное масло и 0,84 % занимают затраты напластическое масло.
В заключении, если производитьправильную эксплуатацию автомобиля ЛАЗ-А141, можно достичь следующихрезультатов:
– уменьшение расхода топлива;
– наименьшие выбросы вредных веществпри отлаженной работе двигателя;
– приносить наименьший экологическийущерб окружающей среде.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методическиеуказания к курсовой работе по дисциплине «Техническое обслуживание транспортныхсредств» для студентов дневной и заочной формы обучения по специальности7.100401/ А.В. Бажинов, Л.С. Власенко, В.И. Белов – Харьков.
2. Н.Я. Говорущенко,А. К. Туренко. Системотехника транспорта. – Харьков, РИО ХГАДТУ, 1999. – 468стр.
3. НИИАТ. Краткийавтомобильный справочник.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПриложениеА
/>
ПриложениеБ
/>
ПриложениеВ
/>
ПриложениеГ
/>
ПриложениеД
/>
ПриложениеЕ
/>