Тяговий розрахунок автомобіля КАМАЗ

1. Вихідні дані

1. Маса вантажу кг.

2. Максимальна швидкість руху .

3. Максимальний коефіцієнт дорожнього опору

4. Тип двигуна-дизель.

5. Колісна формула автомобіля 64

6. Прототип автомобіля КамАЗ

2. Визначення повної маси автомобіля

Повну масу автомобіля визначаємо за формулою:

(1)

де — маса вантажу, що перевозиться.

Приймаємо, виходячи із завдання;

— коефіцієнт вантажопідйомності, який визначається за рис. 1.1. .

Підставляємо значення і отримаємо:

3. Вибір шин

Вибір шин проводиться за максимальним навантаженням на колесо. Навантаження на колесо передньої осі, для всіх автомобілів визначається за формулою:

(2)

де g=9.8 м/сІ

кг (3)

(4)

шина автомобіль тяговий паливний Навантаження на одне заднє колесо вантажного автомобіля залежть від колісної формули автомобіля і визначається:

(5)

Шини вибирають згідно з Держстандартом 5513−75 «Шины пневматические для грузовых автомобилей». Вибираємо шини. Із Держстандарта виписуємо:

— позначення шини;

— максимальне навантаження на шину ;

— зовнішній діаметр шини без навантаження;

— статичний діаметр ;

— допустима швидкість руху ;

Динамічний радіус та радіус качення колеса, для достатньої точності приймають рівним статичному радіусу, наведеному в стандарті, тобто вважають рівними статичному.

У наступних розрахунках будемо користуватися поняттями радіус колеса вважаючи, що для визначення параметрів динаміки автомобіля — це динамічний радіус, а параметрів-це радіус кочення колеса.

4. Визначення потужності двигуна та побудова його зовнішньої характиристики

Потужність двигуна визначається за умови, що повністю завантажений автомобіль буде рухатись по рівній горизонтальній дорозі з асфальтобетонним покриттям з максимально заданою швидкістю.

(6)

де ККД трансмісії автомобіля. Для вантажних ККД=0.85…0.87, приймаємо ККД=0.825;

коефіцієнт опору каченю при русі автомобіля з малою швидкістю по дорозі з асфальтобетонним покриттям

Приймаємо 0,014;

— коефіцієнт опору повітря рекомендується визначити від типу автомобіля. Для вантажного автомобіля ;

площа міделевого перерізу автомобіля, яку визначають за формулою:

(7)

декоефіцієнт заповнення площі, для вантажних автомобілів. Приймаємо ;

2.5 м — габаритна ширина автомобіля;

3.65 м — габаритна висота автомобіля;

Знайдені дані підставимо в формулу (6) і отримаємо:

Розрахована за формулою (6) потужність є необхідною для визначення максимальної потужності двигуна.

Максимальну потужність дизельного двигуна знаходимо за формулою:

(8)

За прототипом двигуна автомобіля КамАЗприймаємо а=0.68; b=1.38; с=1.06.

Зовнішня швидкісна характеристика двигуна розраховується за емпіричними формулами:

(9)

Оберти двигуна від до розбиваємо на 6 інтервалів, де

— поточне значеня обертів колінчатого вала, об/хв;

— крутний момент на колінчатому валу двигуна Нм;

— питома витрата палива;

— питома витрата палива при максимальній потужності. Для дизельного двигуна ;

— коефіцієнт, який враховує зміну питомої витрати палива в залежності від швидкості обертання вала двигуна.

(10)

дестатичні коефіцієнти.

За вищенавединими залежностями проведемо розрахунки на ЕОМ, результати занесемо до табл. 1.

Таблиця 1. Зовнішньо-швидкісна характеристика двигуна

5. Визначення передаточних чисел трансмісії автомобіля

Передаточні числа трансмісії визначаються у наступній послідовності:

1. Задаємося передаточним числом вищої передачі, для вантажних автомобілів. Приймаємо

2. Визначаємо передаточне число головної передачі. Передаточне число головної передачі визначають за умови забеспечення заданої максимальної швидкості руху автомобіля при максимальній кутовій швидкості обертання колінчатого вала, на вищій передачі;

(11)

3. Передаточне число першої передачі коробки передач визначається за умови необхідності подалання автомобілем максимального дорожнього опору:

(12)

4. Кількість передач знаходять залежно від діапозону коробки:

(13)

5. Перевіримо можливість руху автомобіля з мінімальною швидкістю:

(14)

Передаточне число проміжних передач знаходимо за виразом:

(15)

де m-порядковий номер проміжної передачі;

n=5 — кількість передач;

Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.

Таблиця 2. Передаточні числа коробки передач

6. Тяговий та потужнісний баланс автомобіля. Динамічна характеристика і динамічний паспорт автомобіля

Потужний баланс автомобіля — цезалежність потужності двигуна, потужності на ведучих колесах, потужності опору каченю та потужності опору повітря від швидкості автомобіля на різних передачах.

Величину потужності визначають за формулою:

(16)

Величини потужності опору кочення і опору повітря:

кВт (17)

(18)

Сили опору коченю у формулі (19) розраховують на горизонтальній поверхні за виразом:

(19)

Результати розрахунків заносимо до таблиці 3.

Динамічна характеристика представляє залежність динамічного фактору автомобіля від швидкості руху на різних передачах при постійному навантажені.

Динамічний фактор автомобіля визначається за формулою:

(20)

де — сила на ведучих колесах, яку визначають за виразом:

(21)

де — крутний момент двигуна;

— сила опору повітря, яку визначають за формулою:

(22)

де — швидкість автомобіля.

За вищенаведенними залежностями проведемо розрахунки на ЕОМ, результати занесемо до таблиці 3. За результатами розрахунків будуємо динамічну характеристику. Із зміною маси автомобіля від до, динамічний фактор також змінюється, його значення визначається за виразом:

(23)

де — динамічний фактор вантажного автомобіля, для побудови паспорту автомобіля, динамічну характеристику доповнюють номограмою навантажень. Розмірність цієї шкали визначають за виразом:

(24)

— значення динамічного фактора автомобіля з вантажем;

— маса автомобіля без вантажу.

Таблиця 3. Тяговий та потужнісний баланс автомобіля. Динамічна характеристика і паспорт автомобіля

7. Час та шлях розгону автомобіля

При визначені часу розгону автомобіля двигун працює в режимі зовнішньої швидкісної характеристики, переключення передач відбувається при максимальному динамічному факторі автомобіля, а розгін починається із швидкості автомобіля, яка відповідає мінімальним обертам двигуна і нижній передачі в трансмісії. За динамічною характеристикою автомобіля визначається швидкість автомобіля, при якій відбувається переключення передач.

Сумарний час розгону автомобіля складається з часу розгону на кожній передачі і визначається за формулою:

(25)

Час розгону визначається за формулою:

(26)

де — коефіцієнт обертових мас, який враховує обертові маси трансмісії і коліс, який розраховують за формулою:

(27)

де — передаточне число коробки передач, на який визначається час розгону;

— час переключення передачі, який залежить від способу переключення, рекомендується приймати =0.8…1.5 с.

При переключенні передачі колова сила на колесах рівна 0. В цьому випадку опір руху автомобіля буде обумовлений опором повітря та опором каченню коліс, які зменшують швидкість на величину .

ЇЇ визначають за виразом:

(28)

де — швидкість автомобіля при переключенні передач;

) — кофіцієнт опору каченю (29)

в момент переключення.

Час розгону на і-тій передачі визначається:

(30)

де К — кількість інтервалів швидкостей на і-тій передачі.

Сумарний шлях розгону автомобіля складається із шляху, який пройде автомобіль на кожній передачі та часу і шляху за час переключення передач. Величину визначаємо за формулою:

(31)

Значення шляху при розгоні автомобіля в інтервалі швидкостей від до :

(32)

Тоді шлях розгону на і-тій передачі буде:

(33)

де К-кількість інтервалів швидкостей на і-тій передачі.

Шлях, який пройде автомобіль при переключенні передачі, визначимо за виразом:

(34)

дешвидкість автомобіля, коли водій починає переключати передачу.

За вищенаведеними залежностями проводимо розрахунки на ЕОМ, результати занесемо до таблиці 4. На підставі обчислених даних будуємо швидкісну характеристику разгону автомобіля Таблиця 4. Час та шлях розгону автомобіля

1 передача U=5,89

2 передача U=3,48

3 передача U=2,06

4 передача U=1,22

5 передачаU=0,72

8. Паливно-економічна характеристика автомобіля

Паливно-економічна характеристика автомобіля — це залежність шляхових витрат палива на різних передачах залежно від швидкості руху.

Шляхові витрати палива — це кількість палива в літрах, витраченого на 100 км шляху, пройденого автомобілем, який розраховують за виразом:

(35)

де — питомі витрати палива при максимальній потужності двигуна;

— коефіцієнт, який враховує сиупінь використання потужності двигуна;

Цей коефіцієнт вираховується за виразом:

(36)

де — коефіцієнти, які залежать від типу двигуна. Для дизеля .

За вищенаведенними залежностями проведемо розрахунки на ЕОМ. Розрахункові дані шляхових витрат палива занесемо до таблиці 5 і побудуємо паливно — економічну характеристику.

Таблиця 5.

1 передача U=5,89 2 передача U=3,48

3 передача U=2,06 4 передача U=1,22

5 передача U=0,72

9. Шлях ефективного гальмування, гальмівний шлях і час зупинки автомобіля

Шлях ефективного гальмування визначається за умовою переходу кінетичної енергії автомобіля в роботу сил тертя між протектором шини та дорогою:

(37)

де =0.6…0.7 — коефіцієнт счеплення.

Гальмівний шлях, який враховує ефективність гальмівної системи та час спрацювання гальмівного привода, розраховують за формулою:

(38)

де — час запізнення привода гальмівної системи. Сума називається часом спрацювання системи і не повинна згідно правилам перевищувати 0.6 с.

— коефіцієнт ефективності гальмівної системи;

=1.2 — для вантажних автомобілів при ;

=1.4 — для вантажних автомобілів при ;

приймаємо

Шлях зупинки:

(39)

де — час реакції водія.

Гальмівний шлях та шлях зупинки розраховують для ряда швидкостей руху автомобіля. Результати занесемо в таблицю. За вищенаведеними залежностями проводимо розрахунки на ЕОМ, результати заносимо до таблиці 6.

Таблиця 6. Шлях ефективного гальмування

Список літератури

1. А. И. Гришкевич. Автомобили. Теория-Минск; Высшая школа, 1986, с. 207

2. А. С. Литвинов, Я. Е. Форитин. Автомобиль. Теория эксплуатации-М: Машиностроение, с. 237

3. Краткий автомобильный справочник. М: Транспорт, 1985;220 с.

4. Автомобили. Основы проектирования. Под редакцией М. С. Высоцкого. Минск. Высшая школа, 1987, с152

5. Шапко В. Ф., Норбут Т. А. К расчету топливной экономичности автомобиля. Машиностроение, № 5, 1977 г.

6. Методичні вказівки щодо виконання лабораторних і практичних робіт з навчальних дисциплін «Теорія транспортних засобів».