Расчет тягово-скоростных свойств трактора и автомобиля
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬБЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТКАФЕДРА “Тракторы и автомобили”КУРСОВАЯ РАБОТАОсновы теории и расчета трактора и автомобиляТягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиляИсполнитель: Исакович Д.Е.Руководитель: Поздняков Н.А.МИНСК 2008 РефератКурсовая работа содержит 19 листов пояснительной записки и 2 листа формата А1 графической части.
Содержит 2 раздела: Тягово-скоростные свойства автомобиля, Топливная экономичность автомобиля.
Содержание
Введение1. Тягово-скоростные свойства автомобиля1.1 Определение мощности двигателя автомобиля1.2 Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колес1.3 Определение вместимости и параметров платформы1.4 Тормозные свойства автомобиля1.4.1 Установившееся замедление при движении автомобиля1.4.2 Минимальный тормозной путь1.5 Динамические свойства автомобиля1.5.1 Выбор передач автомобиля1.5.2 Построение регуляторной характеристики дизеля в функции от частоты вращения1.5.3 Универсальная динамическая характеристика автомобиля1.5.4 Краткий анализ полученных данных2. Топливная экономичность автомобиля2.1 Анализ экономической характеристикиСписок использованной литературы ВведениеДолгосрочными программами развития народного хозяйства Республики Беларусь в новых условиях перед автомобильной промышленностью поставлена задача обеспечить увеличение и улучшение структуры выпуска автотранспортных средств, более полно отвечающих потребностям народного хозяйства и задаче экономии топлива.Автотранспортным средством является машина, перемещение которой по поверхности земли осуществляется с помощью силы, создаваемой взаимодействием колес с дорогой или грунтом. К ним относятся одиночные автомобили, автобусы и автопоезда, состоящие из автомобиля-тягача и одного или нескольких прицепов (полуприцепов). Разнообразие условий эксплуатации обусловило широкую специализацию автотранспортных средств, которые отличаются специфическими свойствами, обеспечивающими их использование в конкретных условиях с наибольшей эффективностью.Автомобиль достаточно сложная машина, обладающая значительным количеством качеств (производительность, топливная экономичность и проходимость), свойств и показателей (надежность, экономические, эстетические, эксплуатационные и т.д.). В теории трактора и автомобиля изучается только важнейшая группа свойств - эксплуатационные свойства, определяющие степень приспособленности автомобилей к эксплуатации в качестве специфического (наземного колесного безрельсового) транспортного средства. Эксплуатационные свойства автомобиля включают следующие более мелкие групповые свойства, обеспечивающие движение: тягово-скоростные, разгонно-тормозные, топливная экономичность двигателя, управляемость, устойчивость, поворачиваемость, плавность хода и др. От таких свойств в значительной мере зависит производительность автомобиля. Производительность автомобиля определяется массой перевозимого груза или численностью пассажиров, а также средней скоростью движения. Значение и стабильность первого и второго показателей зависит от компоновочной схемы автомобиля (автопоезда), мощности двигателя, надежности всех основных механизмов автомобиля, управляемости, разгонно-тормозных свойств, плавности хода, состояния дорожного покрытия, конструкции ходовых систем и других эксплуатационных свойств.Современный этап развития теории эксплуатационных свойств характеризуется углубленным изучением отдельных особенностей этих свойств, оценкой их в комплексе системы “автомобиль-водитель-дорога-среда” и оптимизацией эксплуатационных свойств и технических параметров.Это позволяет на стадии проектирования автомобиля создать наиболее рациональные конструкции, а при использовании обеспечить максимальную эффективность их применения в конкретных условиях эксплуатации в различных климатических зонах. 1. Тягово-скоростные свойства автомобиляТягово-скоростными свойствами 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 в различных дорожных условиях.Тяговым принято считать режим, при котором от двигателя к ведущим колесам подводится мощность, достаточная для преодоления внешних сопротивлений движения.Показатели тягово-скоростных свойств автомобиля (максимальная скорость, ускорение при разгоне или замедление 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 значения скоростей и ускорений в заданных дорожных условиях движения, а также установление предельных дорожных условий движения.1.1 Определение мощности двигателя автомобиляВ основу расчета кладется номинальная грузоподъемность автомобиля mг в кг или автопоезда ma.Мощность двигателя Nv, необходимая для движения полностью груженого автомобиля со скоростью Vmax в заданных дорожных условиях, характеризующих приведенным сопротивлением дороги ш, определяется из зависимости: ,где:mo-собственная масса автомобиля, кг;Pw-сопротивление воздуха при движении с максимальной скоростью Vmax;зтр-КПД трансмиссии.Nv=(0,04•(9091+10000)•9,81+2728,1)•24/1000•0,9408=260,7 кВтСобственную массу автомобиля рассчитываем по следующей зависимости:,где:зг-коэффициент грузоподъемности автомобиля. зг=1,1mг=10,0 т.mo=10000/1,1=9091 кгСопротивление воздуха зависит от плотности воздуха, коэффициента обтекаемости обводов и днища kw ,площади лобовой поверхности автомобиля F и скоростного режима движения.Pw=kwсв FV2max ,Где:св=1,293 кг/м3-плотность воздуха при температуре окружающей среды 15…250С.Коэффициент обтекаемости kw=0.45…0,60;Pw=0,55•1,293•6,66•242=2728,1 НПлощадь лобовой поверхности подсчитаем по формуле:F=BH ,Где В-колея задних колес. В=1,85м.Н-высота автомобиля. Н=3,6м.F=1.85•3.6=6.66 м2.Вычислим КПД трансмисси по формуле:зтр=зх•згп ,где: зх=0,95…0,97-КПД двигателя на холостом ходу; згп=0,97…0,98-КПД главной передачи.зтр=0,96•0,98=0,9411.2 Выбор колесной формулы автомобиля и геометрических параметров колесКоличество и размеры колес (диаметр колеса dк и масса, передаваемая на ось колеса) определяются исходя из грузоподъемности автомобиля.При полностью груженом автомобиле 65…75%от общей массы машины mа приходится на заднюю ось и 25…35% -на переднюю. Следовательно, коэффициенты нагрузки передних lп и задних ведущих lо колес составляют соответственно 0,25…0,35 и 0,65…0,75.Автомобиль трехосный, тогда масса, приходящаяся на одно колесо задней тележки:Pк=0.7•mг•(1+1/зг)/8Pк=0.7•10000•(1+1/2)/8=1312,5 кгВыбираем ширину профиля шин bп=0,260 м и диаметр посадочного обода do=0,508 м.Тогда расчетный радиус ведущих колес будет:rк=0,5do+0,85bп ,rк=0,5•0,508+0,85•0,26=0,495 мОпределим распределение полной массы автомобиля, а также снаряженной массы через передний и задний мосты.
Распределение полной массы:
Pз=(m0+mг)·0,75=19091·0,75=14318,25 кг
Pп=(m0+mг)·0,25=19091·0,25=4772,75 кг
Распределение снаряженной массы:
Pз=(m0+mг·1,1) 0,75=20000·0,75=15000 кг
Pп=(m0+mг·1,1)·0,25=20000·0,25=5000 кг
1.3 Определение вместимости и геометрических параметров платформы
По грузоподъемности mг выбираем вместимость платформы Vк в м3, из условия:
Vк=kг•mг ,
kг=0,6…0,75.
Vк=0,7•10=7 м3
Подбираем внутренние размеры платформы автомобиля в м:bк, hк, lк.
Vк=bк•hк•lк
Vк=2,57•0,5•5,44=6,99 м3
Ширина платформы bк=1,39•В. В-колея автомобиля по задним колесам. bк=1,39•1,85=2,57 м.
Высота кузова: hк=kк•mг, примем коэффициент kк=0,05 тогда hк=0,05•10=0,5 м.
Тогда длина платформы:
lк=Vк/(bк•hк) ,
lк=7/(2,57•0,5)=5,44 м
По внутренней длине lк определим базу L (расстояние между осями передних колес и осью задней тележки):
L=kL•lк ,
где: kL=0,75…0,8.
L=5.44•0.75=4.08 м.
1.4 Тормозные свойства автомобиля
Торможение - процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости или удержания неподвижным относительно дороги.
Тормозные свойства - совокупность свойств, определяющих максимальное замедление jт max автомобиля при его движении на различных дорогах в тормозном режиме, предельные значения внешних сил, при действии которых заторможенный автомобиль надежно удерживается на месте или имеет необходимые минимальные установившиеся скорости при движении под уклон.
Тормозной режим - режим, при котором ко всем или нескольким колесам подводятся тормозные моменты.
Оценочными показателями эффективности рабочей и запасной тормозных систем является установившееся замедление jт уст , соответствующее движению автомобиля при постоянном усилии воздействия на тормозную педаль, и минимальный тормозной путь Sт min - расстояние, проходимое автомобилем от момента нажатия на педаль до остановки.
Для автопоездов дополнительный оценочный показатель - время срабатывания тормозов tср - время от момента нажатия на тормозную педаль до достижения jт уст.
1.4.1 Установившееся замедление при движении автомобиля
Замедление jт уст на горизонтальной дороге:
jт уст=g•цсц/двр ,
Где g - ускорение свободного падения, м/с; цсц - коэффициент сцепления колес с дорогой; двр - коэффициент учета вращающихся масс. двр=1,05…1,25. jт max=6,5…7 м/с.
jт уст=9,81•0,7/1,15=5,97 м/с.
1.4.2 Минимальный тормозной путь
Длина минимального тормозного пути Sт min может быть определена из условия, что работа, совершенная машиной за время торможения, должна быть равна кинетической энергии, потерянной ею за это время.
Sт min=(V12-V22)/2•jт уст ,
Где V1,V2 - скорости автомобиля в начале и в конце торможения м/с.
Если торможение осуществляется на горизонтальной дороге (б=0) с замедлением jт уст=g•цсц/двр до остановки машины:
Sт min=двр•V12/2•g•цсц=0,051•двр•V12/цсц .
Sт min=0,051•1,15•142/0,7=16,4 м
Sт min=0,051•1,15•222/0,7=40,6 м
Sт min=0,051•1,15•242/0,7=48,3 м
1.5 Динамические свойства автомобиля
Динамические свойства автомобиля в значительной мере определяются правильным выбором количества передач и скоростным режимом движения на каждой из выбранных передач.
Для автомобилей сельскохозяйственного назначения с механической ступенчатой трансмиссией количество основных передач не превышает 5…6.
Последняя передача прямая, т.е. привод главной передачи осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя.
1.5.1 Выбор передач автомобиля
Передаточное число iтр трансмиссии автомобиля:
iтр=iк•iо ,
где: iк - передаточное число коробки передач; io - передаточное число главной передачи.
Передаточное число главной передачи:
io=0,105•rк•nv/Vmax=(р•nv/30•Vmax)•rк ,
где: rк - расчетный радиус ведущих колес, м; nv - частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности и максимальной скорости движения автомобиля. nv=2100 мин-1.
io=(3,14•2100/30•24)•0,495=4,35
Передаточное число трансмиссии на первой передаче:
iтр1=Dl max•G•rк/Mк max•зтр l ,
где: Dl max - максимальный динамический фактор, допустимый по условиям сцепления ведущих колес автомобиля.
iтр1=0,49•187091,8•0,495/1391,5•0,876=35,74
Dl max=цсц•лк ,
где: цсц - коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий цсц=0,5…0,75. лк - коэффициент нагрузки ведущих колес автомобиля; лк=0,65…0,8.
D1 max=0,7•0,7=0,49
Мк max - максимальный крутящий момент двигателя (Н•м); G - полный вес автомобиля, Н. зтр - КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче.
,
где: зх=0,95…0,97 - КПД двигателя при холостом прокручивании коленчатого вала; зц=0,98…0,985 - КПД цилиндрической пары шестерен; зк=0,975…0,98 - КПД конической пары шестерен; nц и nк - количество цилиндрических и конических пар, участвующих в зацеплении на первой передаче.
зтр 1=0,96•0,982•0,9752=0,876 ,
В первом приближении при предварительных расчетах передаточное число автомобиля будем подбирать по принципу геометрической прогрессии, образуя ряд:io,io•q,…iтр1, где q - знаменатель прогрессии; подсчитаем его по формуле:
где: z - число передач.
=1,7
Посчитаем КПД трансмиссии остальных передач.
iтр2= iтр1/q
iтр2=35,74/1,7=21,11
iтр3=21,11/1,7=12,47
iтр4=12,47/1,7=7,37
iтр5=7,37/1,7=4,35
1.5.2 Построение регуляторной характеристики дизеля в функции от частоты вращения
На оси абсцисс отметим три характерные точки, соответствующие nн, nx max, nMк max, через которые проведем вертикальные штрихпунктирные вспомогательные линии. Значение максимальной частоты вращения холостого хода nx max определим по формуле:
nx max=[(2+дp)/(2-дp)]•nн ,мин-1 ,
где: др - степень неравномерности регулятора др=0,05…0,08.
nx max=[(2+0,065)/(2-0,065)]•2100=2241 мин-1
Частота вращения при максимальном крутящем моменте:
nMк max= nн/Kоб , мин-1 ,
где: Kоб - коэффициент приспособляемости двигателя по частоте вращения. Kоб=1,3…1,6.
nMк max=2100/1,45=1448 мин-1.
Возьмем точки ni от 1448 через 163 в количестве 6 шт.
Промежуточные значения мощности Nei найдем из выражения:
Nei= Neн•(0,87+1,13•ni/nн- ni2/ nн2) •ni/nн , кВт.
Nei=260,7•(0,87+1,13•1448/2100-1448/21002)•1448/2100=211
Nei=260,7•(0,87+1,13•1611/2100-1611/21002)•1611/2100=229,7
Nei=260,7•(0,87+1,13•1774/2100-17742/21002)•1774/2100=244,7
Nei=260,7•(0,87+1,13•1937/2100-19372/21002)•1937/2100=255,3
Nei=260,7•(0,87+1,13•2100/2100-2082,42/21002)•2100/2100=260,7
Строим график Ne=f(n). Значения крутящего момента Mкi посчитаем по формуле:
Mкi=9550• Nei/ ni , Н•м.
Mкi=9550•211/1448=1391,5
Mкi=9550•229,7/1611=1361,5
Mкi=9550•244,7/1774=1317,1
Mкi=9550•255,3/1937=1258,5
Mкi=9550•260,7/2100=1185,6
Mкi=9550•0/2241=0
Текущие значения Nei и ni берем из графика Ne=f(n). Для построения зависимости Gт=f(n) определим значения Gт на характерных режимах. На номинальном режиме:
Gтн=gен• Neн/103 , кг/ч,
Gтн=225•260,7/1000=58,7
где gен - номинальный удельный эффективный расход топлива (г/кВт•ч). gен=225 г/кВт•ч. При работе на максимальном скоростном режиме:
Gтх=0,27•Gтн , кг/ч.
Gтх=0,27•58,7=15,8
На режиме Mк max (nMк max) рассчитаем по формуле:
Gт Mк max=1,1•Gтн•Км/Коб , кг/ч,
Gт Mк max=1,1•58,7•1,16/1,45=51,8
где: Км - коэффициент приспособляемости по моменту (Км=Мк max/Мкн). Км=1362,5/1170=1,16
Полученные значения откладываем на графике и условно соединяем прямыми линиями. Для построения регуляторной и корректорной ветвей зависимости ge=f(n) подсчитываем по промежуточным значениям.
gei=Gтi•103/ Nei , г/кВт•ч.
gei=52,2•1000/211=247,5
gei=55•1000/229,7=239,5
gei=56,2•1000/244,7=229,7
gei=57,3•1000/255,3=224,5
gei=58,7•1000/260,7=225
gei=15,8•1000/0=?
Таблица 1.
№ | ni,мин-1 | Nei, кВт | Mкi, Нм | Gтi, кг/ч | gei, г/кВт ч | |
1 | 1448 | 211 | 1391,5 | 52,2 | 247,5 | |
2 | 1611 | 229,7 | 1361,5 | 55 | 239, 5 | |
3 | 1774 | 244,7 | 1317,1 | 56,2 | 229,7 | |
4 | 1937 | 255,3 | 1258,5 | 57,3 | 224,5 | |
5 | 2100 | 260,7 | 1185,6 | 58,7 | 225 | |
6 | 2241 | 0 | 0 | 15,8 | ? |
Страницы: 1, 2
