Исходные данные
Автомобиль - ВАЗ-2108
Колесная формула - 4х2
Грузоподъемность автомобиля - 450кг
Тип двигателя - Карбюраторный
Коробка передач - Механическая 5 ступенчатая
Максимальная скорость - 140 км/час
Коэффициент суммарного сопротивления дороги - f0=0.0085
Полная масса автомобиля - 1425кг
Масса, приходящаяся на ведущие колеса - 800кг
Мощность двигателя - 135 л.с. (100 кВт) при 6000 об/мин
Удельный расход топлива - 7 л на 100 км
Шины - 175/65 R 14
Радиус качения Rк=0.288 м
КПД трансмиссии - &=0.953
Коэффициент лобового сопротивления Kw=0.3
Лобовая площадь Fa=2 м2
Тягово-динамический расчет автомобиля
К внешним скоростным характеристикам двигателя внутреннего сгорания относят зависимости вида:
где Ne-эффективная мощность двигателя, кВт
Me-эффективный крутящий момент на коленчатом валу двигателя, Н*м
ge-удельный эффективный расход топлива, г/кВт*ч
ne-частота вращения коленчатого вала ДВС,мин-1
Определение рабочего диапазона двигателя по частоте вращения коленчатого вала
В рабочем диапазоне частота вращения коленчатого вала ДВС изменяется от nemin до nemax при этом:
Для карбюраторных двигателей- nemin=600-1200 мин-1
nemax=(1.25-1.3)neN мин-1
По указанным рекомендациям устанавливаем nemin=800 мин-1 и
nemax=1.3*6000=7800 мин-1
Определение текущего значения мощности в рабочем диапазоне оборотов
Мощность двигателя определяется по формуле Лейдермана:
Nei=Nemax(a*(nei/neN)+b*(nei/neN)2-c*(nei/neN)3),
где nei-текущее значение частоты вращения коленчатого вала,мин-1.
nei изменяется в диапазоне от nemin до nemax
neN - частота вращения коленчатого вала при максимально эффективной мощности двигателя,мин-1
i=1,2,3…-номера расчетных точек.
a, b, c –коэффициенты (константы Лейдермана),зависящие от конструкции ДВС. Для карбюраторных двигателей a=b=c=1
Nei –текущее значение эффективной мощности, кВт
Nemax-максимальная эффективная мощность двигателя, кВ
N800=100*(1*(800/7800)+1*(800/7800)2-1*(800/7800)3)=11,2 кВт
N7800=100*(1*(7800/7800)+1*(7800/7800)2-1*(7800/7800)3)=100 кВт
Остальные данные заносятся в таблицу
| Ni | 11.2 | 23.86 | 37.39 | 50.96 | 76.1 | 86.34 | 90.68 | 94.13 | 98.86 | ||
| ni |
Определение минимального удельного расхода топлива
gemin - минимальный удельный расход топлива, г/кВт*ч
gemin=[1.22-1.22*(ni/nNe max)+(ni/ nNe max)2]
gemin=287 г/кВт*ч
Определение эффективного крутящего момента.
Эффективный крутящий момент на коленчатом валу двигателя рассчитывается по формуле:
Mei=9550*Nei/nei, Н*м
где Nei –текущее значение эффективной мощности,кВт
nei-текущее значение частоты вращения коленчатого вала,мин-1.
M800=9550*11.2/800=133,7 Н*м
M7800=9550*100/7800=122,44 Н*м
Остальные данные заносятся в таблицу
| М | 133,7 | 142,3 | 150,65 | 152,1 | 122,4 | ||||||
| ni |
Определение текущих значений эффективного удельного расхода топлива.
Удельный эффективный расход топлива рассчитывается по выражению:
gei=Kg*gemin(A-B(nei/neN)+C(nei/neN)2), г/кВт*ч
где Kg-коэффициент,учитывающий равномерность горения заряда топлива: для карбюраторных Kg=0.99…1
gemin-минимальный удельный расход топлива,г/кВт*ч
nei текущее значение частоты вращения коленчатого вала,мин-1.
изменяется в диапазоне от nemin до nemax
A,B,C-коэффициенты,характеризующие конструктивные особенности двигателя: A=1.3 B=0.85 C=0.6
g800=1*287*(1,3-0,85*(800/7800)+0,6*(800/7800)2)=349,88 г/кВт*ч
g7800=1*287*(1,3-0,85*(7800/7800)+0,6*(7800/7800)2)=301,35 г/кВт*ч
Остальные данные заносим в таблицу
| g | |||||||||||
| ni |
Полученные данные заносятся в таблицу
По данным расчетов строятся графики зависимостей Ne, Me, ge.
Определение передаточных чисел КПП
По справочным данным: 1 – 3,64 3 – 1,36 2 – 1,95 4 – 0,94 5 – 0,78
Увеличение числа передач улучшает тяговые свойства автомобиля, динамический фактор на передачах и способствует развитию больших ускорений при одинаковых сопротивлениях, сокращает время разгона. Главное передаточное число 3,7.
Определение динамических показателей автомобиля
К ним относят касательную силу тяги на ведущих колесах, динамический фактор, скорость движения, ускорения, время и путь разгона. Последние три параметра характеризуют быстроту разгона автомобиля и определяют его приёмистость. Параметры динамичности автомобиля определяются по универсальной динамической характеристики и заданному дорожному сопротивлению для горизонтального участка дороги с твердым покрытием.
Тяговая характеристика автомобиля
Сила тяги определяется из зависимости:
Pkn= Uтpn*Mei*nтр/rk, Н
где: Pk – сила тяги на ведущих колесах
Uтрn - передаточное отношение трансмиссии на n-ом номере передач
Uтрn=U0n*Un*Upkn Где:
U0n- передаточное отношение главной передачи
Un- передаточное отношение в коробке передач на n-ой передаче
Uтр1=3,7*3,64=13,468
Uтр2=3,7*1,95=7,252
Uтр3=3,7*1,36=5,032
Uтр4=3,7*0,94=3,478
Uтр5=3,7*0,78=2,886
Mei - текущее значение крутящего момента двигателя
nтр - КПД трансмиссии на всех передачах – постоянно
rk - Радиусы качения всех колес одинаковые и не изменяются во всем диапазоне скоростей движения автомобиля
Сила тяги на 1-ой передаче:
Pk800=13,468*133,7*0,95/0,288=5939,715Н
Pk7800=13.468*122.44*0.95/0.288=5439.482H
Остальные значения заносятся в таблицу
| Pk | |||||||||||
| ni |
Сила тяги на 2ой передаче:
Pk800=7.252*133,7*0,95/0,288=3198.308Н
Pk7800=7.252*122.44*0.95/0.288=2928.952H
Остальные данные заносят в таблицу
| Pk | |||||||||||
| ni |
Сила тяги на 3ий передачи:
Pk800=5.032*133,7*0,95/0,288=2219,234Н
Pk7800=5.032*122.44*0.95/0.288=2032.334H