1 2 3 4 Визначення питомої витрати палива Під питомою витратою палива двигуна – приймається отримане значення витрати палива на 1 кВт · год роботи двигуна автомобіля, при стендових випробуваннях на заводі-виробнику. Питома ефективна витрата палива ge, г / (кВт. год), може бути визначений за такими емпіричним залежностям: – для бензинових двигунів: ge= geN [1,2 - n / nN + 0,8 (n / nN) 2] (10) – для дизельних двигунів: ge= geн [1,55 - 1,55 n / nN + (n / nN) 2] (11) де: geN, г / (кВт. год) – питома ефективна витрата палива при максимальній потужності двигуна; для двигуна ЗМЗ-402 приймаємо 306 кВт. год geн, г / (кВт.год) – питома ефективна витрата палива при номінальній потужності двигуна; geN = (0,85 ... 0,95) geн.; n (об / хв) – поточні частота обертів колінчастого валу двигуна; nN(об / хв) – частота обертання колінчастого валу двигуна при максимальній потужності. Часовий витрата палива автомобіля, кг / год, визначається за формулою: Gт = ge · Ne 10 – 3 (12) де: Nе (кВт) – поточне значення потужності двигуна, відповідне поточній частоті обертання валу двигуна n; ge – г / (кВт. год) – питома ефективна витрата палива
3 Побудова графіків силового балансу Для побудови графіків силового балансу послідовно, для всіх передач і швидкостей руху автомобіля, за формулою (13) розраховується значення всіх складових рівняння силового балансу автомобіля: Pk – Pψ – PW – Pj= 0 (13) де: Pk – тягове зусилля на ведучих колесах, Н; Pψ – сила сумарного дорожнього опору, Н; PW – сила опору повітря, Н; Pj – сила опору розгону, Н. Рівняння силового балансу автомобіля і висловлює співвідношення між тягової силою на провідних колесах і силами опору пересування автомобіля. Тягове зусилля на провідних колесах Pk визначають з виразу: (14) де – динамічний радіус колеса, в нормальних умовах руху приймають рівним rст, м; – крутний момент двигуна; – передавальне відношення i-тої передачі КПП; – передавальне відношення головної передачі; – ККД трансмісії автомобіля. У разі якщо в трансмісію автомобіля входить роздавальна коробка, в розрахункову формулу (14) вводиться коефіцієнт передавального відношення розподільної коробки. При цьому необхідно керуватися правилами, описаними в пункті один даної роботи. Друга складова рівняння силового балансу – сила сумарного дорожнього опору – визначається за формулою: Рψ = Ψ · G, (15) де G = g · m – повна вага автомобіля, Н; g = 9,81 м / с2 – прискорення вільного падіння; m – маса автомобіля; ψ – коефіцієнт дорожнього опору. З огляду на швидкісний режим встановлений при експлуатації зразків автомобільної аеродромної техніки в розрахунках не враховується вплив швидкості руху на зміну коефіцієнта опору коченню. У зв'язку з цим для подальших розрахунків приймаємо ψ = сonst. Для розрахункового випадку сила сумарного дорожнього опору автомобіля ВАЗ - 2106, для розглянутих умов становить: G = 9,81· 2730 = 26781,3 Н; Заданий ψ = 0,023; Рψ = 0,023 · 26781,3 = 615,97 Н. Третя складова рівняння силового балансу автомобіля – сила опору повітря, Визначається згідно з формулою: ,H (16) де: F – лобова площа автомобіля, м2; V – швидкість автомобіля, км / год; k – коефіцієнт опору повітрю. Лобову площу автомобіля F визначається за спрощеною формулою: F = α ·B·H, м2 (17) де: B – ширина автомобіля; H – висота автомобіля; α – коефіцієнт заповнення площі. Коефіцієнт заповнення площі α залежить від геометричних особливостей конструкції автомобіля і у разі, коли точне визначення лобової площі автомобіля неможливо, приймаються наступні значення коефіцієнта заповнення форми перетину: – для легкових автомобілів – 0,75 … 0,8; – для вантажних з бортовою платформою – 0,7 … 0,8; – для вантажних з кузовом фургон і автобусів – 0,8 … 0,95. Для наведеного розрахункового випадку лобова площа автомобіля ВАЗ - 2106 визначається як: F = 0,8 · 1,94 · 2,08 = 3,23 м2 (17) де: коефіцієнт заповнення площі – 0,8; ширина автомобіля – 1,94 м; висота автомобіля – 2,08 м. Для точного визначення лобової площі автомобіля і обґрунтованого вибору значення коефіцієнта опору повітря k на аркуші формату А4 виконується схематичне креслення досліджуваного зразка автомобіля. На кресленні повинні бути присутніми необхідні види автомобіля, з зазначенням всіх розмірів які дозволяють отримати точні дані для визначення лобової площі автомобіля і коректного вибору коефіцієнта опору повітря k. На рисунку наведено зразок виконання схематичного креслення. Остання частина рівняння силового балансу автомобіля сила опору розгону, визначається як: , Н (18) де δ – коефіцієнт що враховує вплив інерції обертових мас автомобіля; j – прискорення автомобіля в поступальному русі, м / с2; – повний вагу автомобіля; – прискорення вільного падіння. При виконанні даного курсового завдання для побудови і подальшого аналізу графіків силового балансу величина Рj не розраховується за формулою (17), а визначається як різниця тягового зусилля Ркі суми опорів руху Рψ + РW. РjРк (19) Графік силового балансу і всі наступні графіки будують як функції швидкості автомобіля V, км / год, яка безпосередньо пов'язана з частотою обертання колінчастого вала двигуна n наступною залежністю: (20) де rдо– радіус кочення колеса, м, рівний за відсутності прослизання статичному радіусу Rст; – поточна частота обертання колінчастого валу двигуна; – передавальне відношення i-тої передачі КПП; – передавальне відношення головної передачі. Динамічний фактор автомобіля D послідовно визначається для всіх передач і швидкостей руху по формулі: j (21) де: – тягове зусилля на ведучих колесах; – сила опору повітря; – повна маса автомобіля; – коефіцієнт дорожнього опору; δ – коефіцієнт що враховує вплив інерції обертових мас автомобіля; j – прискорення автомобіля в поступальному русі, м / с2. Значення динамічного фактору по тязі дозволяє судити про тягово-швидкісні властивості конкретного автомобіля при різних навантаженнях і порівнювати тягово-швидкісні властивості різних автомобілів. При цьому чим більше динамічний фактор по тязі, тим краще тягово-швидкісні властивості та вище прохідність автомобіля: він здатний розвивати великі прискорення, долати більш круті підйоми і буксирувати причепи більшої маси. Максимальні значення динамічного фактору по тязі складають 0,3 ... 0,45 для автомобілів обмеженою прохідності і 0,6 ... 0,8 – для автомобілів високої прохідності. Динамічний фактор по тязі часто називають просто динамічним фактором. Змінні по швидкості значення величин Рк, РW і D необхідно розрахувати за відповідними формулами (14), (16), (21) і звести в таблицю 3.1. За розрахованим величинам будуються графіки силового балансу автомобіля і графік динамічної характеристики автомобіля. Постійні величини в формулах для спрощення розрахунків доцільно привести до загальних коефіцієнтів. Так, в пропонованому розрахунку автомобіля УАЗ-452 загальний коефіцієнт для розрахунку тягового зусилля складе: – для тягового зусилля на першій передачі Рк1 = 43,725 · Ме; – для тягового зусилля на другій передачі РК2 = 28,02 · Ме; – для тягового зусилля на третій передачі Рк3 = 16,77 · Ме; – для тягового зусилля на четвертій передачі РК4 = 10,6 · Ме. Для розрахунку швидкості Vі автомобіля УАЗ-452, загальні коефіцієнти для різних передач відповідно складуть: – для першої передачі V1 = 0,00643 · n, – для другої передачі V2 = 0,010031 · n, – для третьої передачі V3 = 0,016762 · n, – для четвертої передачі V4 = 0,026482 · n. Для сили опору повітря відповідно загальний коефіцієнт складе: РW = 0,0997 · . Для подальшої побудови графіка силового балансу автомобіля розраховується сума Рψ + РW, Яка залежить від швидкості і не залежить від передавального числа коробки передач. З урахуванням цієї обставини пропонований в роботі розрахунок виконується стосовно швидкостям, відповідним вищій передачі автомобіля. Таблиця 3.1 – Результати розрахунків силового балансу та динамічної характеристики автомобіля УАЗ-452
D2 D1 1 2 3 4 |