1. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна ЗМЗ-53
Зовнішня швидкісна характеристика являє собою залежність ефективної потужності [КВт], ефективного крутного моменту [Н · м], питомої витрати палива [Г / кВт · год], годинної витрати палива [Кг / ч], від частоти обертання колінчастого вала [Об / хв] при сталому режимі роботи двигуна і максимальної подачі палива.
Визначення поточного значення ефективної потужності , [КВт] від частоти обертання колінчастого вала двигуна проводиться у разі емпіричної залежності, запропонованої С.Р. Лейдерманом:
,
де - Максимальна ефективна потужність двигуна [кВт];
- Поточна частота обертання [об / хв];
- Частота обертання при максимальній потужності [об / хв];
Для бензинового двигуна коефіцієнти = 1 і = 1
Визначення найменшої стійкою - і найбільшою - частот обертання колінчастого вала [об / хв]
= 0,13 · n N; = 0, 13 · 3200 = 416 об / хв
Оскільки на двигуні встановлений обмежувач частоти обертання колінчастого вала, то:
= 1, 2 · n N; = 1, 2 · 3200 = 3840 об / хв
= 11,7 кВт
Значення ефективної потужності двигуна зводяться в таблицю 1
Визначення потужності НЕТТО двигуна , [КВт]
= 0,9 · ; = 0,9 · 11,7 = 10,5 кВт
Значення потужності НЕТТО двигуна зводяться в таблицю 1
Визначення ефективного крутного моменту двигуна , [Н · м]
= 9550 · ; = = 279,3 Н · м
Значення ефективного крутного моменту двигуна зводяться в таблицю 1
Визначення крутного моменту двигуна НЕТТО , [Н · м]
= 0,9 · ; = 0,9 · 279,3 = 251,4 Н · м
Значення крутного моменту двигуна НЕТТО зводяться в таблицю 1
Визначення питомої витрати палива , [Г / кВт · год]
,
де - Мінімальна питома витрата палива [г / кВт · год]
= 327,2 [г / кВт · год]
Значення питомої витрати палива двигуна зводяться в таблицю 1
Визначення годинної витрати палива двигуна , [Кг / ч]
= 3,8 кг / год
Значення годинної витрати палива двигуна зводяться в таблицю 1
2. Тяговий баланс автомобіля
Тяговий баланс автомобіля - це сукупність графіків залежностей сили тяги на ведучих колесах , [Н] (на різних передачах), а також суми сил опору коченню , [Н] і повітря , [Н] від швидкості руху автомобіля [Км / год]
Розрахунок сил тяги на колесах для кожної передачі , [Н]
,
де - Коефіцієнт корисної дії трансмісії;
- Передавальне число трансмісії;
- Радіус кочення колеса, [м]
,
де - Передавальне число коробки передач змінних
- Передавальне число головної передачі
Радіус кочення колеса , [М] для радіальної шини визначається як:
ККД трансмісії визначається:
,
де K - число пар циліндричних шестерень в трансмісії автомобіля, через які передається крутний момент на -Тій передачі;
L - Число пар конічних або гіпоїдних шестерень;
M - число карданних шарнірів.
Розрахунок швидкості руху автомобіля для кожної передачі , [Км / год]
Розрахунок сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 1-ій передачі
м
Н
км / год
Значення сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 1-ій передачі зводяться в таблицю 2
Розрахунок сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 2-ій передачі
Н
км / год
Значення сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 2-ій передачі зводяться в таблицю 2
Розрахунок сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 3-ій передачі
Н
км / год
Значення сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 3-ій передачі зводяться в таблицю 2
Розрахунок сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 4-ій передачі
Н
км / год
Значення сили тяги на колесах і швидкості автомобіля на 4-ій передачі зводяться в таблицю 2
Розрахунок сили опору коченню коліс автомобіля з дорожнього покриття , [Н]
,
де - Маса повністю завантаженого автомобіля, [кг]
= 9,8 - прискорення вільного падіння, [м / с 2]
- Коефіцієнт опору коченню автомобільного колеса
,
де = 0,018 - коефіцієнт опору коченню коліс автомобіля по асфальтобетону;
= 0,03 - коефіцієнт опору коченню коліс автомобіля по грунтовій дорозі.
Розрахунок коефіцієнта опору коченню колеса і сили опору коченню коліс автомобіля по асфальтобетону , [Н]
Н
Розрахунок коефіцієнта опору коченню колеса і сили опору коченню коліс автомобіля по грунтовій дорозі , [Н]
Н
Значення сил опору коченню коліс автомобіля зводяться в таблицю 3
Розрахунок сили опору повітря діє на автомобіль , [Н]
,
де - Коефіцієнт обтічності форми автомобіля, [кг / м 3]
- Площа мидель - площа проекції автомобіля на площину перпендикулярну поздовжньої осі, [м 2].
[Кг / м 3],
де - Коефіцієнт аеродинамічного опору;
= 1,225 [кг / м 3] - щільність повітря
[М 2],
де - Колія передніх коліс автомобіля, [м]
- Найбільша висота автомобіля, [м]
м 2
кг / м 3
Н
Значення сил опору повітря автомобіля зводяться в таблицю 3
;
Н укочена сніжить. дорога
Н мокрий асфальт
Н суха грунт. дорога
Н сухий асфальт
3. Динамічний фактор автомобіля
Динамічний фактор автомобіля являє собою сукупність динамічних характеристик, номограми навантажень автомобіля.
Динамічна характеристика - це залежність динамічного фактора автомобіля з повним навантаженням від швидкості його руху
.
Динамічним чинником автомобіля називається відношення різниці сили тяги і сили опору повітря до ваги автомобіля:
.
Розрахунок динамічного фактора і сили опору повітря , [H] на 1-ій передачі
Н
Значення динамічного фактора і сили опору повітря на 1-ій передачі зводяться в таблицю 4
Розрахунок динамічного фактора і сили опору повітря , [H] на 2-ій передачі
Н
Значення динамічного фактора і сили опору повітря на 2-ій передачі зводяться в таблицю 4
Розрахунок динамічного фактора і сили опору повітря , [H] на 3-ій передачі
Н
Значення динамічного фактора і сили опору повітря на 3-ій передачі зводяться в таблицю 4
Розрахунок динамічного фактора і сили опору повітря , [H] на 4-ій передачі
Н
Значення динамічного фактора і сили опору повітря на 4-ій передачі зводяться в таблицю 4
Розрахунок сумарного коефіцієнта опору дороги
З урахуванням того, що автомобіль рухається по рівній, горизонтальній поверхні дороги, то
Значення коефіцієнтів опору коченню коліс по асфальтобетону і по грунтовій дорозі беруться з таблиці 3
Значення коефіцієнта сумарного опору руху автомобіля по асфальтобетону і по грунтовій дорозі зводяться в таблицю 5
мм
мм
=>
4. Характеристика прискорень автомобіля
Характеристика прискорень - це залежність прискорень автомобіля від швидкості , [М / с 2], при його розгоні на кожній передачі.
Величину прискорень , [М / с 2] при розгоні автомобілів розраховують з виразу:
,
де - Коефіцієнт сумарного дорожнього опору за асфальтобетонного покриття ( = );
- Коефіцієнт, що враховує інерцію мас, що обертаються при розгоні автомобіля
,
де - Момент інерції маховика і розганяють деталей автомобіля, [кг / м 2];
- Момент інерції коліс автомобіля, [кг / м 2];
n = 4 - загальна кількість коліс автомобіля
Таким чином, величина коефіцієнта показує, у скільки разів збільшуються силові і потужностні витрати, пов'язані з розгоном автомобіля, унаслідок розгону обертових мас автомобіля (двигуна, шестерень і валів трансмісії, коліс і пов'язаних з ними деталей)
Розрахунок величини прискорення при розгоні автомобіля на 1-ій передачі
м / с 2
Значення величини прискорення при розгоні автомобіля на 1-ій передачі зводяться в таблицю 5
Розрахунок величини прискорення при розгоні автомобіля на 2-ій передачі
м / с 2
Значення величини прискорення при розгоні автомобіля на 2-ій передачі зводяться в таблицю 5
Розрахунок величини прискорення при розгоні автомобіля на 3-ій передачі
м / с 2
Значення величини прискорення при розгоні автомобіля на 3-ій передачі зводяться в таблицю 5
Розрахунок величини прискорення при розгоні автомобіля на 4-ій передачі
м / с 2
Значення величини прискорення при розгоні автомобіля на 4-ій передачі зводяться в таблицю 5
5. Характеристика часу і шляху розгону автомобіля
Характеристика розгону представляє собою залежності часу
t = f (V a), [c] та шляхи S = f (V a), [м], розгону повністю завантаженого автомобіля, на відрізку рівного, горизонтального шосе з асфальтобетонним покриттям. Для визначення часу розгону скористаємося графіком залежно j a z = F (V a).
Час розгону
Час руху автомобіля, при якому його швидкість зростає на величину , Визначається за законом рівноприскореного руху:
,
де: км / год
- Значення прискорення на початку інтервалу, [м / с 2]
- Значення прискорення в кінці інтервалу, [м / с 2]
Сумарний час розгону автомобіля на заданій передачі від мінімальної швидкості V a min до максимальної швидкості V a max знаходять підсумовуванням часу розгону на інтервалах:
де: q - загальна кількість інтервалів.
Визначення значень часу розгону автомобіля
м / с 2
км / год
з
Значення часу розгону автомобіля зводяться в таблицю 6
Шлях розгону
, [М] - шлях, прохідний автомобілем за час
- Значення швидкості на початку інтервалу, км / год
- Значення швидкості в кінці інтервалу, км / год
- Час руху автомобіля, при якому його швидкість зростає на величину
Шлях, прохідний автомобілем при його розгоні, від мінімальної швидкості
V a min = 0 до максимальної - V a max, знаходять підсумовуванням відстаней на інтервалах:
, [М]
де: q - загальна кількість інтервалів.
Шлях, пройдений автомобілем за час перемикання передачі з індексом на передачу з індексом становить:
Визначення значень шляху розгону
з
км / год
м
Значення шляху розгону автомобіля зводяться в таблицю 6
6. Мощностной баланс автомобіля
Мощностной баланс автомобіля являє собою сукупність залежностей потужностей на ведучих колесах автомобіля , [КВт], для всіх передавальних чисел трансмісії, потужностей опору дороги , [КВт], і повітря , [КВт], від швидкості руху , [Км / ч].
Розрахунок потужності, наведеної від двигуна до коліс автомобіля, на кожній передачі , [КВт]
Розрахунок потужності, наведеної від двигуна до коліс автомобіля, на 1-ої, 2-ий і 3-ій, передачах
кВт
Значення потужності, наведеної від двигуна до коліс на 1-ій, 2-ий, 3-ої передачах зводяться в таблицю 7
Розрахунок потужності, наведеної від двигуна до коліс автомобіля на 4-ій передачі
кВт
Значення потужності, наведеної від двигуна до коліс на 4-ій передачі зводяться в таблицю 7
Розрахунок потужності, що витрачається на подолання опору повітря , [КВт]
кВт
Значення потужності, що витрачається на подолання опору повітря зводяться в таблицю 7.
Розрахунок потужності сумарного опору дороги , [КВт]
,
де - , Причому - Сила, що витрачається на подолання автомобілем підйому. Оскільки автомобіль рухається по рівній горизонтальній поверхні дороги, то .
і приймаємо з таблиці 3
Розрахунок потужності опору коченню коліс автомобіля по асфальтобетону
кВт
Розрахунок потужності опору коченню коліс автомобіля по грунтовій дорозі
кВт
Значення потужності опору коченню коліс автомобіля зводяться в таблицю 8.
7. Паливно-економічна характеристика автомобіля
Паливно-економічна характеристика автомобіля дозволяє визначати витрата палива в залежності від швидкості його руху. Вона являє собою графік залежності колійного витрати палива від швидкості автомобіля .
Значення колійного витрати палива , [Л/100 км] визначають за виразом:
,
де - Годинна витрата палива, [кг / ч],
,
де: - Функція залежності питомої витрати палива від частоти обертання колінчастого вала двигуна, [г / кВт × год];
- Сумарна потужність опору руху автомобіля, [кВт];
- Коефіцієнт, що враховує зміну питомої витрати палива в залежності від коефіцієнта використання потужності двигуна .
,
де: - Щільність палива, [г / см 3];
, [Г / см 3] - щільність бензину;
Визначення колійного витрати палива на 3-ій передачі з асфальтобетону.
кг / год
л/100 км
Значення колійного витрати палива на 3-ій передачі з асфальтобетону зводяться в таблицю 9
Визначення колійного витрати палива на 3-ій передачі по грунту
кг / год
л/100 км
Значення колійного витрати палива на 3-ій передачі по грунту зводяться в таблицю 9
Визначення колійного витрати палива на 4-ій передачі з асфальтобетону
кг / год
л/100 км
колійного витрати палива на 4-ій передачі з асфальтобетону зводяться в таблицю 9
Визначення колійного витрати палива на 4-ій передачі по грунту
кг / год
л/100 км
колійного витрати палива на 4-ій передачі по грунту зводяться в таблицю 9
Висновок
У цій роботі я провів тяговий розрахунок автомобіля
ГАЗ 53А з двигуном ЗМЗ - 53. Побудував зовнішню швидкісну характеристику двигуна. Обчислив тягу, динаміку і прискорення автомобіля на різних передачах КПП. Також зробив розрахунок часу і шляху розгону автомобіля, баланс потужностей і економічність двигуна на даній передачі по різних типах дорожніх покриттів.
Список літератури
Конструкція, розрахунок і споживчі властивості виробів. Методичні вказівки по курсовому проектуванню. Укладач А.І. Федотов. - Іркутськ: Изд-во ІРГТ, 2004. Частина 1-41 с.