Задание №1
Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
Цель работы: изучение технической характеристики автомобиля, расчет и построение внешней скоростной харктеристики двигателя.
Исходные данные:
1 Автомобиль УАЗ-374192
2 Коэффициент, учитывающий потери мощности на привод вспомогательного оборудования, принимаем Кп=0,93.
Требуется:
1 Выписать краткую техническую характеристику автомобиля, привести подробную расшифровку модели.
2 Рассчитать значения коэффициентов приспособляемости величины мощности и крутящего момента двигателя.
3 Построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.
Теоретические основы выполнения работы
1.Техническая характеристика автомобиля
Рассмотрим краткую техническую харктеристику автобуса УАЗ-374192. К основным исходным данным, необходимым для дальнейших расчетов, относятся:
1.1 Марка и тип автомобиля: УАЗ-374192 (Ульяновский автомобильный завод 3 - от 2 до 8т; 7- фургон; 41-номер модели; 92-модификация).
1.2 Колесная формула: 4х4.
Колесная формула автомобиля включает общее количество колес (4 колеса) и число ведущих (4 колеса).
1.3 Грузоподъемность: 1000кг.
1.4 Собственная масса снаряженного автомобиля: 1720 кг(в том числе на переднюю и заднюю оси, соответсвтенно, 688 и 1032 кг).
Собственная масса автомобиля- масса автомобиля в снаряженном состоянии без нагрузки. Слагается из сухой массы автомобиля (не заправленный и не снаряженный), массы топлива, охлаждающей жидкости, запасного колеса, инстврумента и обязательного оборудования.
1.5 Полная масса автомобиля: 2720 кг (в том числе на переднюю и заднюю оси, соответсвенно, 1290 и 1430кг).
Полная масса автомобиля- сумма собственной массы автомобиля и массы пассажиров или груза, превозимых автомобилем.
1.6 Габаритные размеры (длина, ширина, высота): 4400х1940х2101 мм
1.7 Максимальная скорость автомобиля-90 км/ч
1.8 Контрольный расход топлива: 13,5л/100 км при 60 км/ч
1.9 Тип двигателя: ЗМЗ-4104, карбюраторный,4-тактный, 4-цилиндровый, рядный.
1.10 Рабочий объем цилиндров: 2,89 л.
1.11 Максимальна мощность двигателя: 62,5 КВт, частота вращения коленчатого вал, соответствующая максимальной мощности 4100 об/мин.
1.12 Максимальный крутящий момент двигателя: 186,2 Н·м, частота вращения коленчатого вала соответсвующая максимальному крутящему моменту: 2200-2500 об/мин.
1.13 Тип коробки передач: 4-ступенчатая с синхронизаторами на III и IV передачах
1.14 Передаточные числа:
коробки передач: 4,12:2,64: 1,58:1,00; 3.Х-5,22,
Раздаточной коробки: 1,00:1,94,
Главной передачи: 4,625.
1.15 Шины и их маркировка: 225/85-R15С
2 Расчет внешней скорстной харктеристики двигателя
Для расчета внешней скоростной харктеристикии двигателя необходимо взять технические харктеристики значения ключевых точек.
2.1 Максимальная мощность двигателя:Рр=62,5 КВт. Частота вращения вала nМ=4100 об/мин.
2.2 Максимальный крутящий момент двигателя:Ме(мах)=186,2Н·м= =0,1862 кН·м. Частота вращения вала nр=2400 об/мин.
Промежуточные значения пределяются из уравнения полинома:
Ре=Рр[a(we:wp)+b(we:wp)2+c(we:wp)3], (1.1)
где Ре-текущее значение мощности двигателя, КВт;
Рр-максимальная мощность двигателя, КВт;
we-текущее значение частоты вращения коленчатого вала, рад/с,
wp-частота вращения коленчатого вала в расчетном режиме,
соответствующая максимальному занчению мощности, рад/с;
a,b,c-коэффициенты полинома.
Рассчитаем коэффициент приспособляемости по моменту:
, (1.2)
, (1.3)
, (1.4)
где Км-коэффициент приспособляемости по моменту;
Кw-коеффициент приспособляемости по частоте вращения.
Коэффициент приспособляемости:
Км=Me(max):Мр, (1.5)
Кw=wp:wм, (1.6)
где Мр-момент, соответствующий максимальной мощности.
Мр=Рр:wp, (1.7)
Перевод частоты об/мин в рад/с
w=πn:30, (1.8)
Для проверки правильности расчетов коэффициентв полинов должно выполняться равенство: a+b+c=1.
Расчет характеристики Ре=f(we) следует произвести для значений we: we(min), wм, wp и 3-4 точки, равномерно расположенные в диапазоне частоты от we(min) до wp.
Значение величины крутящего момента
Ме=Ре: we, (1.9)
Фактическое значение мощности и момента
Ре(ф)=КпРе, (1.10)
Ме(ф)=КпМе, (1.11)
где Кп-коэффициент, учитывающий потери мощности на проивод вспомогательного оборудования, Кп=0,93
3 Расчет внешней скоростной харктеристики двигателя автомобиля УАЗ-374192
Перевод частот в рад/с:
wм=3,14·2400:30=251,2 рад/с;
wp=3,14·2400:30=429,13 рад/с;
Крутящий момент при максимальной мощности
Мр=62,5: 429,13=0,146 кН·м
Коэффициент приспособляемости по моменту и по частоте врещения:
Км=0,186:0,146=1,274;
Кw=429,13:251,2=1,708.
Коэффициенты полинома:
Проверка: 0,728+1,868-1,596=1
Следовательно, расчеты коэффициентв проиведены првильно. Приведем расчеты мощности и крутящего момента для холостого хода. Миниамальная частота врещения, при которой двигатель работает устойчиво с полной нагрузкой для бензинового двигателя we=60 рад/с.
Ре(60)=62,5[0,728(60:429,13)+1,868(60:429,13)2- -1,596(60:429,13)3]=8,371 кВт;
Ме(60)= Ре(60): we=8,371:60=0,14 кН·м;
Реф(60)= Ре(60) ·0,93=8,371·0,93=7,785 кВт;
Меф(60)=Ме(60) ·0,93=0,14 ·0,93=0,13 кН·м;
Таблица 1.1-Расчет значений внешней скоростной характеристики
| Параметы | ωxx | ω1 | ω2 | ωm | ω3 | ω4 | ωp | 1,1ωp |
| ωe, рад/с | 60,00 | 123,73 | 187,46 | 251,20 | 310,51 | 369,82 | 429,13 | 472,04 |
| ωe/ωp | 0,127 | 0,263 | 0,398 | 0,533 | 0,659 | 0,785 | 0,911 | 1,002 |
| Pe,кВт | 8,371 | 20,437 | 33,840 | 46,632 | 56,26 | 62,076 | 62,500 | 58,551 |
| Me, кН·м | 0,140 | 0,165 | 0,181 | 0,186 | 0,181 | 0,168 | 0,146 | 0,124 |
| Pe(ф), кВт | 7,785 | 19,003 | 31,471 | 43,367 | 52,322 | 57,731 | 58,125 | 54,452 |
| Me(ф), кН·м | 0,130 | 0,154 | 0,168 | 0,173 | 0,169 | 0,156 | 0,135 | 0,115 |
Вывод: в задании №1 мы изучили технические характеристики автомобиля УАЗ-374192, построили внешнюю скоростную характеристику двигателя, рассчитали значения коэффициентов приспособляемости, величины мощности и крутящего момента двигателя в зависимости от оборотов коленчатого вала двигателя, частота вращения вала 4100 об/мин соответствует максимальной мощности двигателя 62,5 кВт. Зависимость крутящего момента двигателя от частоты вращения вала показывает нам, что крутящий момент двигателя растет до тех пор, пока не достигает своего максимального значения (186,2 Н·м) при частоте вращения вала 2400 об/мин, а затем уменьшает свои значения с ростом числа оборотов коленчатого вала двигателя. Максимальное значение крутящего момента достигается при небольшой частоте вращения коленчатого вала. Кривая моментов при дальнейшем увеличение падает из-за механических потерь. Т.к. кривая изменения мощности на рисунке 1.1 проходит через точку с координатами (Рр; wp), кривая изменения момента двигателя проходит через точку с координатами (Me(max);wм) и экстремум функции моментов находиться в точке с координатами (Me(max);wм), то можно утверждать о правильности построения графиков и о правильности расчетов.