Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Автомобили»
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тяговый расчет автомобиля ГАЗ-3307
Улан-Удэ 2007
Содержание
1. Построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя
2. Тяговый баланс автомобиля
3. Динамический фактор автомобиля
4. Характеристика ускорений автомобиля
5. Характеристика времени и пути разгона автомобиля
6. Мощностной баланс автомобиля
7. Топливно-экономическая характеристика автомобили
Построение внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя
Наиболее полные сведения о параметрах двигателя дает его внешняя скоростная характеристика. Она представляющая собой зависимость эффективной мощности – Ne, [кВт]; эффективного крутящего момента – Me, [Н×м]; удельного расхода топлива – ge, [г/кВт×ч]; часового расхода топлива – Gт, [кг/ч], от частоты вращения коленчатого вала ne, [об/мин], при установившемся режиме работы двигателя и максимальной подаче топлива.
Определение текущего значения эффективной мощности от частоты вращения коленчатого вала двигателя, производится по эмпирической зависимости, предложенной С.Р. Лейдерманом:
/>, [кВт]
где Nе max=84,5 [кВт] — максимальная эффективная мощность двигателя;
ne — текущая частота вращения, [об/мин];
nN=3200 [об/мин] — частота вращения при максимальной мощности;
коэффициенты а=в=с=1.
Определяем значения наименьшей устойчивой – nemin, и максимальной – nemax, частот вращения коленчатого вала двигателя.
ne min= 0,13×nN =0,13×3200=416=500 [об/мин],
nemax = 1,2× nN =1,2×3200=3840=3800 [об/мин].
Полученный диапазон частот вращения коленчатого вала разбиваем на двенадцать значений через интервал в 300 [об/мин].
Для каждого значения ne, с использованием уравнения Лейдермана, определяем значения эффективной мощности двигателя Ne.
Часть мощности двигателя затрачивается на привод вспомогательного оборудования (генератор, насос системы охлаждения двигателя, компрессор, насос гидроусилителя руля и др.), и лишь оставшаяся мощность Ne¢ — мощность нетто, используется для движения автомобиля.
Ne¢ = 0,9×Ne, [кВт].
Для расчета графика эффективного крутящего момента используем выражение вида:
/>, [Н×м].
Часть эффективного крутящего момента двигателя – Me затрачивается на привод навесного вспомогательного оборудования, и лишь оставшаяся его часть, так называемый крутящий момент нетто – Мe¢, используется для движения автомобиля. Для определения момента нетто воспользуемся выражением:
Мe¢ = 0,9 × Мe, [Н×м]
Для расчета удельного расхода топлива бензиновых двигателей используют эмпирическую зависимость вида:
/>, [г / кВт×ч]
gemin=313 [г / кВт×ч] – минимальный удельный расход топлива.
Для определения часового расхода топлива воспользуемся формулой:
/>, [кг/ч]
Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1.
На основе результатов расчетов таблицы, строим графики внешней скоростной характеристики двигателя (Приложение). На графике внешней скоростной характеристики отмечаем:
Максимальная мощность нетто — Nе¢, [кВт];
Максимальный крутящий момент нетто — Mе¢, [Н×м];
Минимальный удельный расход топлива — gе min, [г / кВт×ч];
Частоты ne вращения коленчатого вала двигателя, соответствующие:
— максимальной мощности двигателя nN, [об/мин];
— максимальному крутящему моменту nM, [об/мин];
— минимальному удельному расходу топлива ng,[об/мин].
Таблица 1. Параметры внешней скоростной характеристики двигателя марки ЗМЗ-53
ne, об/мин
500
800
1100
1400
1700
2000
2300
2600
2900
3200
3500
3800
Ne,
кВт
14,94
25,09
35,60
46,07
56,07
65,19
73,01
79,12
83,08
84,50
82,95
78,00
Ne',
кВт
13,45
22,58
32,04
41,46
50,46
58,67
65,71
71,20
74,78
76,05--PAGE_BREAK--
74,65
70,20
Me,
Н∙м
285,43
299,46
309,07
314,24
314,98
311,28
303,16
290,60
273,61
252,18
226,32
196,03
Me',
Н∙м
256,88
269,52
278,16
282,82
283,48
280,16
272,84
261,54
246,24
226,96
203,69
176,43
ge, г/кВт∙ч
324,55
301,26
283,47
271,19
264,40
263,12
267,33
277,05
292,28
313,00
339,23
370,95
Gт,
кг/ч
4,85
7,56
10,09
12,49
14,82
17,15
19,52
21,92
24,28
26,45
28,14
28,93
Тяговый баланс автомобиля
Тяговый баланс автомобиля — это совокупность графиков зависимостей силы тяги на ведущих колесах Fк, [Н] (на различных передачах), а также суммы сил сопротивления качению Ff, [Н] и в автомобиля Va, [км/ ч]. Графики сил тяги на колесах автомобиля строим для всех ступеней коробки перемены передач.
Кинематическая схема КПП и ГП.
/>
Расчет сил тяги на колесах для каждой передачи – Fkiпроизводится по формуле:
/>, [Н]
hТР— коэффициент полезного действия трансмиссии;
UТР— передаточное число трансмиссии;
rк— радиус качения колеса, [м].
КПД трансмиссии автомобиля определяется на основании потерь мощности на трение:
hтр= 0,98К×0,97L×0,99M
K — число пар цилиндрических шестерен в трансмиссии автомобиля, через которые передается крутящий момент на i-той передаче;
L — число пар конических или гипоидных шестерен;
M — число карданных шарниров.
Для определения К,L,M необходимо использовать кинематическую схему автомобиля, данные заносим в таблицу 2.
Таблица 2
Передачи
K
L
M
hтр
I
2
1
3
0,904
II
2
1
3
0,904
III
2
1
3
0,904
IV
1
3
0,9412
Передаточное число трансмиссии автомобиля определяется как произведение:
UТР = UКПП× UРК× UГП
UКПП — передаточное число коробки перемены передач;
UРК — передаточное число раздаточной коробки или делителя;
UГП — передаточное число главной передачи.
Для определения этих значений также воспользуемся кинематической схемой автомобиля, полученные значения занесем в таблицу 3.
Таблица 3.
UКПП
UРК
UГП
UТР
I
6,55
1
6,17
40,4135
II
3.09
19,0653
III
171
10,5507
IV
1,00
6,17
При расчетах радиусов качения колес, в качестве исходных данных, используют статический радиус — rстат. При этом следует учитывать, что радиус качения rк обычно несколько больше статического и определяется индивидуально для диагональных и радиальных шин. На автомобиле ГАЗ -3307 установлены радиальные шины, поэтому радиус качения колеса рассчитываем по следующей формуле: продолжение
--PAGE_BREAK--
rк = 1,04 × rстат, [м];
rстат = 0,465
rк = 1,04 × 0,465 = 0,4836 [м]
При расчетах зависимостей силы тяги на колесах автомобиля крутящий момент двигателя нетто — Мé берем из таблицы 1. Также для построения графика нам необходимо рассчитать скорость движения автомобиля на каждой передачи в зависимости от оборотов двигателя.
/>, [км/ ч]
Значения силы тяги на колесах и скорости автомобиля, рассчитанные для каждой передачи, заносим в таблицу 4.
Таблица 4. Значения силы тяги на колесах и скорости автомобиля на четырех передачах
ne, [об/мин]
500
800
1100
1400
1700
2000
2300
2600
2900
3200
3500
3800
1
Vа
2,26
3,61
4,96
6,32
7,67
9,02
10,38
11,73
13,08
14,44
15,79
17,14
Mе'
256,88
269,52
278,16
282,82
283,48
280,16
272,84
261,54
246,24
226,96
203,69
176,43
Fк
19406,3
20360,8
21013,8
21365,4
21415,6
21164,5
20611,9
19758,0
18602,6
17145,9
15387,8
13328,2
2
Vа
4,78
7,65
10,52
13,39
16,26
19,13
21,99
24,86
27,73
30,60
33,47
36,34
Mе'
256,88
269,52
278,16
282,82
283,48
280,16
272,84
261,54
246,24
226,96
203,69
176,43
Fк
9155,0
9605,3
9913,3
10079,2
10102,9
9984,4
9723,8
9320,9
8775,9
8088,6
7259,2
6287,7
3
Vа
8,64
13,82
19,01
24,19
29,38
34,56
39,74
44,93
50,11
55,30
60,48
65,66
Mе'
256,88
269,52
278,16
282,82
283,48
280,16
272,84
261,54
246,24
226,96
203,69
176,43
Fк
5066,4
5315,5
5486
5577,8
5590,9
5525,3
5381,1
5158,2
4856,5
4476,2
4017,2
3479,6
4
Vа
14,77
23,64
32,50
41,37
50,23
59,10
67,96
76,83
85,69
94,56
103,42 продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
50,46
58,67
65,71
71,20
74,78
76,05
74,65
70,20
62,33
50,65
U
0,46
0,45
0,44
0,45
0,46
0,49
0,52
0,57
0,64
0,73
0,87
1,06
1,37
1,92
ge, [г/кВт∙ч]
324,5
301,2
283,4
271,1
264,4
263,1
267,3
277,0
292,2
313
339,2
370,9
408,1
450,9
Ku
1,36
1,40
1,41
1,40
1,35
1,28
1,19
1,07
0,96
0,86
0,86
1,14
2,26
6,35
GT, [кг/ч]
2,73
4,25
5,67
7,02
8,33
9,62
10,89
12,13
13,40
15,09
18,90
31,44
78,53
278
Qs,[л/100км]
43,22
42,11
40,89
39,78
38,85
38,13
37,53
37,00
36,64
37,37
42,81
65,59
151,8
500,9
ne, [об/мин]
500
800
1100
1400
1700
2000
2300
2600
2900
3200
3500
3800
Va, [км/ч]
14,77
23,64
32,50
41,37
50,23
59,10
67,96
76,83
85,69
94,56
103,42
112,29
Nψ, [кВт]
9,58
15,59
21,96
28,82
36,30
44,55
53,69
63,85
75,18
87,81
101,86
117,48
Nw, [кВт]
0,18
0,75
1,94
4,00
7,17
11,68
17,76
25,65
35,60
47,82
62,58
80,09
(Nψ+Nw)/ηтр, [кВт]
10,38
17,36
25,40
34,87
46,19
59,74
75,91
95,10
117,70
144,11
174,71
209,91
Ne', [кВт]
13,45
22,58
32,04
41,46
50,46
58,67
65,71
71,20
74,78
76,05
74,65
70,20
U
0,77
0,77
0,79
0,84
0,92
1,02
1,16
1,34
1,57
1,89
2,34
2,99
ge, [г/кВт∙ч]
324,55
301,26
283,47
271,19
264,40
263,12
267,33
277,05
292,28
313,00
339,23
370,95
Ku
0,85
0,85
0,84
0,85
0,90
1,05
1,40
2,11
3,49
6,14
11,33
22,05
GT, [кг/ч]
2,85
4,44
6,08
8,05
11,01
16,54
28,39
55,54
119,99
276,88
671,46
1716,8
Qs,[л/100км]
26,46
25,71
25,60
26,64
30,02
38,34
57,21
99,04
191,81
401,11
889,38
2094,5 продолжение
--PAGE_BREAK--