МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНО ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО

ХОЗЯЙСТВА

Кафедра « Трактора и автомобили»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Основы теории и расчета трактора и автомобиля.

На тему: Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность

автомобиля.

Студента 5 курса 45 группы

Снопкова А.А.

Руководитель КП

Минск 2002.
Введение.

1.Тягово-скоростные свойства автомобиля.

Тягово-скоростными свойствами автомобиля называют совокупность свойств определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона и торможения автомобиля при его работе на тяговом режиме работы в различных дорожных условиях.

Показатели тагово-скоростных свойств автомобиля (максимальная скорость, ускорение при разгоне или замедлении при торможении, сила тяги на крюке, эффективная мощность двигателя, подъем, преодолеваемый в различных дорожных условиях, динамический фактор, скоростная характеристика) определяются проектировочным тяговым расчетом. Он предполагает определение конструктивных параметров, которые могут обеспечить оптимальные условия движения, а также установление предельных дорожных условий движения для каждого типа автомобиля.

Тягово-скоростные свойства и показатели определяются при тяговом расчете автомобиля. В качестве объекта расчета выступает грузовой автомобиль малой грузоподъемности.

1.1. Определение мощности двигателя автомобиля.

В основу расчета кладется номинальная грузоподъемность автомобиля

в кг (масса установленной полезной нагрузки + масса водителя и пассажиров в кабине) или автопоезда , она равняется из задания – 1000 кг.

Мощность двигателя

, необходимая для движения полностью груженого автомобиля со скоростью в заданных дорожных условиях, характеризующих приведенным сопротивлением дороги , определяют из зависимости: , где собственная масса автомобиля, 1000 кг; сопротивление воздуха(в Н) – 1163,7 при движении с максимальной скоростью = 25 м/с; -- КПД трансмиссии = 0,93. Номинальная грузоподъемность указана в задании; = 0,04 с учетом работы автомобиля в сельском хозяйстве (коэффициент дорожного сопротивления). (0,04*(1000*1352)*9,8+1163,7)*25/1000*0,93=56,29 кВт.

Собственная масса автомобиля связана в его номинальной грузоподъемностью зависимостью:

1000/0,74=1352 кг. -- коэффициент грузоподъемности автомобиля – 0,74.

У автомобиля особо малой грузоподъемности =0,7…0,75.

Коэффициент грузоподъемности автомобиля существенно влияет на динамические и экономические показатели автомобиля: чем он больше, тем лучше эти показатели.

Сопротивление воздуха зависит от плотности воздуха, коэффициент

обтекаемости обводов и днища (коэффициент парусности), площади лобовой поверхности F (в ) автомобиля и скоростного режима движения. Определяется зависимостью: , 0.45*1.293*3.2*625= 1163.7 Н. =1,293 кг/ -- плотность воздуха при температуре 15…25 С.

Коэффициент обтекаемости у автомобиля

=0,45…0,60. Принимаю = 0,45.

Площадь лобовой поверхности может быть подсчитана по формуле:

Где: В – колея задних колес, принимаю её = 1,6м, величина Н = 2м. Величины В и Н уточняют при последующих расчетах при определении размеров платформы.

= максимальная скорость движения по дороге с улучьшеным покрытием при полной подаче топлива, по заданию она равна 25 м/с. автомобиля развивает, как правило, на прямой передаче, то , 0,95…0,97 – 0,95 КПД двигателя на холостом ходу; =0,97…0,98 – 0,975.

КПД главной передачи.

0,95*0,975=0,93.

1.2. Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес.

Количество и размеры колес (диаметр колеса

и масса, передаваемая на ось колеса) определяются исходя из грузоподъемности автомобиля.

При полностью груженом автомобиле 65…75% от общей массы машины приходиться на заднюю ось и 25…35% -- на переднюю. Следовательно, коэффициент нагрузки передних и задних ведущих колес составляют соответственно 0.25…0.35 и –0.65…0.75.

; 0,65*1000*(1+1/0,45)=1528,7 кг.

на переднюю:

. 0,35*1000*(1+1/0,45)=823,0 кг.

Принимаю следующие значения: на задней оси –1528,7 кг, на одно колесо задней оси – 764,2 кг; на передней оси – 823,0 кг, на колесо передней оси – 411,5кг.

Исходя из нагрузки

и давления в шинах, по таблице 2 выбираются размеры шин, в м (ширина профиля шины и диаметр посадочного обода ). Тогда расчетный радиус ведущих колес (в м); .

Расчетные данные: наименование шины -- ; её размеры –215-380 (8,40-15) ; расчетный радиус.

Тягово-скоростные свойства - совокупность свойств, определяющих возможные (по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой) диапазоны изменения скоростей движения АТС на тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Подтяговым понимается такой режим работы АТС, при котором к его колесам от двигателя подводится мощность, достаточная для преодоления сопротивления движению.

Скоростными свойствами АТС называется его способность доставлять грузы с минимальной затратой времени.

Это эксплуатационное качество является одним из основных. Обычно чем выше скоростные свойства АТС, тем больше его производительность. Скорость движения автомобиля зависит от многих факторов: мощности двигателя, передаточных отношений в трансмиссии, величин сопротивления качению и сопротивления воздуха, полной массы АТС, эффективности действия тормозных механизмов, рулевого управления, устойчивости автомобиля на дороге, мягкости подвески и плавности хода при движении по не-ровной дороге, проходимости при движении в трудных дорожных условиях.

Тягово-скоростные свойства АТС оцениваются следующими показателями: технической скоростью, максимальной скоростью, условной максимальной скоростью, интенсивностью разгона и динамическим фактором.

Техническая скорость - условная средняя скорость за время движения.

В общем виде техническая скорость АТС, прошедшего путь за время непрерывного движения, в которое включается и время ситуационных остановок (у светофора, железнодорожных переездов и др.) может быть представлена формулой:

Величина технической скорости наиболее полно характеризует скоростные свойства АТС при движении в определенных условиях эксплуатации. Она зависит от конструкции подвижного состава, его технического состояния, степени использования грузоподъемности, дорожных условий, интенсивности транспортного потока, квалификации водителя, особенностей перевозимого груза, организации перевозок. Повышение технических скоростей движения - одна из важных задач при организации перевозок грузов, так как от ее величины зависит время доставки грузов потребителям.

Максимальная скорость - наиболее устойчивая скорость движения автомобиля на высшей передаче, измеренная при пробеге по заданному прямолинейному горизонтальному участку дороги.

Условная максимальная скорость - средняя скорость прохождения последних 400 м при разгоне автомобиля на прямолинейном измерительном участке дороги длиной 2000 м.

Максимальная скорость определяет предел скоростных возможностей АТС. Одной из тенденций развития автомобилестроения является улучшение тягово-скоростньтх свойств, о чем свидетельствуют более высокие значения максимальных скорости и ускорения у каждого нового поколения автомобилей. Максимальная скорость отдельных современных автомобилей, определенная их технической характеристикой, достигает 200 км/ч и выше.

В настоящее время установлены минимальные пределы значений максимальных скоростей для различных типов АТС. Так, для автопоездов допустимая максимальная скорость движения по дорогам России не должна превышать: на магистралях - 90 км/ч;

в населенных пунктах -60 км/ч; за пределами населенных пунктов - 70 км/ч.

Интенсивность разгона - приспособленность автомобиля к быстрому троганию с места и разгону (увеличению скорости движения). Этот показатель имеет особенно большое значение в условиях городского движения, а также при обгонах на трассах.

Динамический фактор позволяет оценивать тяговые качества (возможность реализации скоростей) АТС для случаев движения по дорогам с разным сопротивлением.

Д = (Ртяги – Рсопрот) / Gполн

Ртяги = Мкрут * ПП гл передачи*ППкоротких передач*КПД коробки передач / радиус качения

ПП-передаточное число

Динамический фактор автомобилей, предназначенных для работы на дорогах той или иной технической категории, должен быть на высших передачах не ниже величины суммарных дорожных сопротивлений на подъемах, допустимых на дорогах данной категории. Наибольший преодолеваемый подъем с полной нагрузкой у автомобилей должен быть не ниже 35, а у автопоездов 18 % на низшей передаче. Чем динамичнее автомобиль, тем он способен быстрее разгоняться и двигаться с более высокой скоростью.

Тягово-скоростные свойства автомобиля повышают путем совершенствования конструкции двигателя, трансмиссии и ходовой части, уменьшения массы автомобиля и улучшения его обтекаемости. Автомобиль с относительно лучшими тягово-скоростными свойствами в реальных дорожных условиях обладает большим запасом мощности, который позволяет преодолевать сопротивление движению (силы сопротивления качению, воздуха, подъема) без снижения скорости или осуществлять разгон.

ВВЕДЕНИЕ

В методических указаниях приводится методика расчета и анализа тягово-скоростных свойств и топливной экономичности карбюраторных автомобилей с ступенчатой механической трансмиссией. В работе содержатся параметры и технические характеристики отечественных автомобилей, которые необходимы для выполнения расчетов динамичности и топливной экономичности, указывается порядок расчета, построения и анализа основных характеристик указанных эксплуатационных свойств, даются рекомендации по выбору ряда технических параметров, отражающих особенности конструкции различных автомобилей, режима и условий их движения.

Использование данных методических указаний дает возможность определить значения основных показателей динамичности и топливной экономичности и выявить их зависимость от основных факторов конструкции автомобиля, его загрузки, дорожных условий и режима работы двигателя, т.е. решить те задачи, которые ставятся перед студентом в курсовой работе.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАСЧЕТА

При анализе тягово-скоростных свойств автомобиля производится расчет и построение следующих характеристик автомобиля:

1) тяговой;

2) динамической;

3) ускорений;

4) разгона с переключением передач;

5) наката.

На их основе производится определение и оценка основных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля.

При анализе топливной экономичности автомобиля производится расчет и построение ряда показателей и характеристик, в том числе:

1) характеристики расхода топлива в процессе разгона;

2) топливно-скоростной характеристики разгона;

3) топливной характеристики установившегося движения;

4) показателей топливного баланса автомобиля;

5) показателей эксплуатационного расхода топлива.

ГЛАВА 1. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ

1.1. Расчет сил тяги и сопротивления движению

Движение автотранспортного средства определяется действием сил тяги и сопротивления движению. Совокупность всех сил, дейс­твующих на автомобиль, выражает уравнения силового баланса:

Р i = Р д + Р о + P тр + Р + P w + P j , (1.1)

где P i - индикаторная сила тяги, H;

Р д, Р о, P тр, P , P w , P j - соответственно силы сопротивления двигателя, вспомогательного оборудования, трансмиссии, дороги, воздуха и инерции, H.

Значение индикаторной силы тяги можно представить в виде суммы двух сил:

Р i = Р д + Р е, (1.2)

где P е - эффективная сила тяги, H.

Значение P е рассчитывается по формуле:

где M е - эффективный крутящий момент двигателя, Нм;

r - радиус колес, м

i - передаточное число трансмиссии.

Для определения значений эффективного крутящего момента карбюраторного двигателя при той или иной подаче топлива используется его скоростные характеристики, т.е. зависимости эффективного момента от частоты вращения коленчатого вала при различных положениях дроссельной заслонки. При ее отсутствии может быть использована так называемая единая относительная скоростная характеристика карбюраторных двигателей (рис.1.1).

Рис.1.1. Единая относительная частичная скоростная характеристика карбюраторных автодвигателей

Указанная характеристика дает возможность определить приб­лиженное значения эффективного крутящего момента двигателя при различных значениях частоты вращения коленчатого вала и положе­ниях дроссельной заслонки. Для этого достаточно знать значения эффективного крутящего момента двигателя (M N) и частоты враще­ния его вала при максимальной эффективной мощности (n N).

Значение крутящего момента, соответствующее максимальной мощности (M N), можно рассчитать по формуле:

, (1.4)

где N е мах - максимальная эффективная мощность двигателя, кВт.

Принимая ряд значений частоты вращения коленчатого вала (табл.1.1), рассчитывают соответствующий ряд относительных частот (n е /n N). Используя последний, по рис. 1.1 определяют соответствующий ряд значений относительных величин крутящего момен­та (θ = M е /M N), после чего вычисляют искомые значения по формуле: M е = M N θ. Значения M е сводятся в табл. 1.1.

Введение

Функциональные свойства определяют способность автомобиля эффективно выполнять свою основную функцию -- перевозку людей, грузов, оборудования, т. е. характеризуют автомобиль как транспортное средство. К этой группе свойств, в частности, относятся: тягово-скоростные свойства -- способность двигаться с высокой средней скоростью, интенсивно разгоняться, преодолевать подъемы; управляемость и устойчивость -- способность автомобиля изменять (управляемость) или поддерживать постоянными (устойчивость) параметры движения (скорость, ускорение, замедление, направление движения) в соответствии с действиями водителя; топливная экономичность -- путевой расход топлива в заданных условиях эксплуатации; маневренность -- способность движения на ограниченных площадях (например, на узких улицах, во дворах, паркингах);проходимость -- возможность движения в тяжелых дорожных условиях (снег, распутица, преодоление водных преград и т. п.) и по бездорожью; плавность хода -- способность движения по неровным дорогам при допустимом уровне вибровоздействия на водителя, пассажиров и на сам автомобиль; надежность -- безотказная эксплуатация, длительный срок службы, приспособленность к проведению технического обслуживания и ремонта автомобиля. Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют динамичность движения, т. е. возможность перевозить грузы (пассажиров) с наибольшей средней скоростью. Они зависят от тяговых, тормозных свойств автомобиля и его проходимости -- способности автомобиля преодолевать бездорожье и сложные участки дорог.

Скоростные свойства автомобиля

Возможности автомобиля в достижении высокой скорости сообщения характеризуются скоростными свойствами. Показателем скоростных свойств является максимальная скорость. В соответствии с уравнением максимальной скорости на горизонтальном участке дороги соответствует равенство тяговой силы Р т сумме сил сопротивления качению Р к и сопротивления воздуха Р в. Для определения максимальной скорости автомобиля необходимо решить уравнение силового баланса. Графический способ его решения показан на рис. 1. На графике в координатах скорость V a -- тяговая сила Р т нанесены четыре кривые Р т для разных передач четырехступенчатой трансмиссии и кривая суммы сил сопротивления качению Р к и воздуха Р в.

Точка пересечения кривой изменения тяговой силы Р т на 4-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р к + Р в определяет максимальную скорость автомобиля V max на горизонтальном участке.

При движении на подъем добавляется сила сопротивления подъему Р п, поэтому кривая Р к + Р в смещается вверх на величину силы сопротивления подъему Р пг. Максимальная скорость на подъеме V Пmах в нашем случае определяется точкой пересечения кривой изменения тяговой силы Р т на 3-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р к + Р в + Р п.

Резерв тяговой силы res P T может быть использован на преодоление силы инерции Р и при разгоне: rеsР т = Р и = Р т - Р к - Р в.

Рис. 1.

Величина ускорения j x , м/с 2 , пропорциональна resP T и обратно пропорциональна массе автомобиля М а, умноженной на коэффициент k j учета вращающихся масс:

j x = res Р т /М а,k j

Изменение скорости автомобиля при разгоне показано на рис. 2. Продолжительность разгона характеризует инерционность автомобиля, которая пропорциональна постоянной времени разгона Т р. Величина Т р связана с максимальной скоростью V max . За время t = Т р автомобиль разгоняется до скорости V T , равной 0,63 V max .

Оказалось, что средняя скорость движения автомобилей в свободных условиях совпадает или близка к V T . Это можно объяснить следующим. Разница между максимальной скоростью V mах и текущей скоростью V a является резервом скорости, который водитель может использовать при выполнении обгонов. Когда скорость автомобиля превышает 0,63 V max , водитель начинает ощущать, что в случае необходимости он не может увеличить скорость с нужной интенсивностью. Поэтому резерв скорости res V без = V max -- V T является наименьшим безопасным резервом, a V T -- наибольшей безопасной скоростью в свободных условиях.

Рис. 2.

Максимальная скорость V mах, безопасная скорость V T и постоянная времени разгона Т р являются показателями скоростных свойств автомобиля. Безопасная скорость V T может служить ориентиром при выборе скорости автомобиля в условиях свободного движения. Значения V max , V T и Т р для разных моделей автомобилей приведены в табл. 1. Постоянная времени разгона Т р изменяется пропорционально изменению массы автомобиля. Поэтому интенсивность разгона грузового автомобиля и автобуса без нагрузки намного выше, чем с нагрузкой.

Таблица 1.

Показатели скоростных свойств транспортных средств (тс) различных категорий с полной массой

	Модель ТС				Среднее Т р для ТС одной категории
	Учебный 1
	Учебный 2
«С 3 » + «Е»	Учебный 3
«С 3 » + «Е»	Учебный 4
«С 3 » + «Е»
«С 3 » + «Е»
«С 3 » + «Е»
«С 3 » + «Е»

* Разрешенная максимальная масса 3,5...12 т.

* * Разрешенная максимальная масса более 12 т.

Выбег автомобиля происходит при переводе рычага переключения передач в нейтральное положение. Такое движение называют накатом. В этом случае сила инерции Р и является движущей силой уравнение принимает вид:

P и = M а j x = - Р К ± Р п - Р в

Разделив левую и правую части уравнения на М а, получим выражение для определения величины замедления при накате J н:

J н = (- Р К ± Р п - Р в) / M а

Из выражения видно, что чем больше масса автомобиля М а, тем меньше замедление и тем больше время движения накатом до остановки. Зависимость скорости V a от времени t при накате показана на рис. 3.

Рис.3.

Как можно видеть из графика, инерционность автомобиля при накате характеризуется постоянной времени наката Т н. Постоянные времени разгона Т р и наката Т н связаны между собой, так как зависят от массы автомобиля М а. Постоянная времени наката Т н примерно в 1,5 -- 2 раза превышает постоянную времени разгона Т р. Чем больше Т н, тем большую часть пути можно проезжать накатом, что имеет большое значение для снижения расхода топлива.

Колесные машины любого типа предназначены для осуществления транспортной работы, т.е. для перевозки полезного груза. Способность машины к совершению полезной транспортной работы оценивают ее тягово – скоростными свойствами.

Тягово – скоростными свойствами называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колес с дорогой, диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях.

Обобщенным показателем, по которому наиболее полно можно оценивать скоростные свойства колесной машины; является средняя скорость движения ().

Средняя скорость движения – это отношение пройденного пути ко времени «чистого» движения:

где - пройденный путь;

Время чистого движения машины.

Средняя скорость движения определяется дорожными (грунтовыми) условиями и режимами движения машины.

Для колесных машин характерно чередование движения по магистральным шоссе с движением по грунтовым дорогам, либо с движением в условиях бездорожья.

Скоростные режимы можно разделить на два вида:

движение с установившейся скоростью;

движение с неустановившейся скоростью.

Строго говоря, режим первого вида практически не существует, т.к. всегда на любых дорогах есть хотя бы небольшие изменения сопротивления движению (подъемы, спуски, неровности покрытия дороги и т.д.), вызывающие изменение скорости движения машины.

Режим движения машины с установившейся скоростью можно рассматривать как условный. Под этим режимом следует понимать такой, при котором изменения скорости малы относительно средней скорости движения на данном участке пути. На низших передачах такие режимы тем более отсутствуют.

В общем случае скоростные режимы движения машины складываются из следующих фаз:

разгон с места с переключением передач от скорости, равной нулю, до конечной скорости разгона;

равномерного движения со скоростями, которые можно принять за установившееся и равным конечной скорости разгона;

замедления от скорости, равной конечной скорости разгона или установившегося движения, до начальной скорости торможения;

торможения от конечной скорости замедления до скорости, равной нулю.

В настоящее время проверка скоростных свойств колесных машин выполняются по ГОСТ 22576-90 «Автотранспортные средства, скоростные свойства. Методы испытаний». Этим же стандартом определяются условия и программы контрольных испытаний, а также комплекс измеряемых параметров.

Испытания по оценке скоростных свойств автомобилей и автопоездов приводятся при нормальной нагрузке на прямолинейном отрезке горизонтальной дороги с цементно-бетонным покрытием. Уклоны ее не должны превышать 0,5% и иметь длину более 50 м. Испытания проводятся при скорости ветра не более 3 м/c и температура воздуха – 5…+25 0 С.

Основными оценочными показателями скоростных свойств автомобилей и автопоездов являются:

максимальная скорость;

время разгона до заданной скорости;

скоростная характеристика «Разгон – выбег»;

скоростная характеристика «Разгон на передаче, обеспечивающей максимальную скорость».

Максимальная скорость автомобиля – это максимальная скорость, развиваемая на горизонтальном ровном участке дороги.

Определяется она путем измерения времени проезда автомобилем мерного участка дороги длиной 1 км. До выезда на мерный участок автомобиль на участке разгона должен достичь максимально возможной установившейся скорости.

Скоростная характеристика «разгон – выбег» представляет собой зависимость скорости от пути и времени разгона автомобиля с места и выбега до остановки.

Скоростная характери-стика «разгон – выбег»

а) по времени б) по пути; 2,3 – разгон 1,4 – выбег

Характеристикой «разгон – выбег» оценивается сопротивление движению автомобиля.

Скоростные характеристики «Разгон на передаче, обеспечивающей максимальную скорость» – это зависимости скорости автомобиля от пути и времени разгона при движении автомобиля на высшей и предшествующей передачах. Разгон начинается с минимально устойчивой для данной передачи скорости путем резкого нажатия до упора на педаль подачи топлива.

Скоростная характеристика «Разгон на высшей передаче».

а) по времени б) по пути

Время разгона на заданном участке (400м и 1000м), а также время разгона до заданной скорости устанавливают обычно по характеристике «разгон – выбег».

Для грузовых автомобилей заданной скоростью является 80 км/час, а для легковых – 100 км/час.

Оценочным показателем тяговых свойств является максимальный угол подъема, преодолеваемого автомобилем с полной массой при движении по сухому твердому ровному покрытию на низшей передаче в КП и РК.

В соответствии с ГОСТ В 25759-83 «Автомобили многоцелевого назначения. Общие технические требования» – максимальный угол подъема для полноприводных автомобилей должен быть – 30 0 С.

Данный показатель одновременно является одним из оценочных показателей проходимости автомобиля.

Косвенным параметром, в значительной степени определяющим уровень тяговых свойств автомобиля, является удельная мощность.

Удельная мощность – это отношение максимальной мощности двигателя к полной массе автомобиля или автопоезда:

где - максимальная мощность двигателя, кВт;

Масса соответственно автомобиля и прицепа, т.

Удельная мощность как показатель характеризует энерговооруженность автомобиля или автопоезда. Особенно важен данный показатель при сравнении между собой автомобилей различного типа, как участников единого транспортного потока, в частности, автомобильных колонн.

Для легковых автомобилей удельная мощность колебается в пределах 40 – 60 кВт/т, для грузовых колесных машин – 9,5 – 17,0 кВт, для автопоездов – 7,5 – 8,0 кВт/т.

Оценочные характеристики тягово – скоростных свойств автомобилей определяются в ходе испытаний или могут быть получены в ходе выполнения тяговых расчетов.

← Вернуться