;;. ;;. . ;;. . . ;;. . . . ;;. . . . . ;;. . . . . . ;;. . . . . . . ;;. . . . . . . . ;;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;;.; ;;;;;;;;;;;;;;;;; ;.;;;.;;. .;;. . .;;. . . .;;
. . . . .;;. . . . . .;;. . . . . . .;;. . . . . . . .;;. . . . . . . . .;;; -;;; ;;; Введення
Експлуатаційними властивостями автомобіля, визначальними пристосованість його конструкції до ефективного використання в реальних умовах, є місткість (пасажиро-і вантажомісткість), використання маси, тягова і гальмівна динамічність, паливна економічність, стійкість, керованість, маневреність, плавність ходу, прохідність, надійність (безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, збереженість), безпека.
Ефективність як безрозмірне відношення ефекту (позитивного результату) до сумірним витратам на його виробництво може бути енергетичної та вартісної (економічної).
Оскільки автомобіль є перетворювачем хімічної енергії палива і атмосферного повітря через тепловий потік продуктів згорання G т Н u в поступальний рух маси m г водія, пасажирів, вантажів або спеціально устаткування по дроги, вулицями і місцевості з миттєвою робочою швидкістю u а,, то його ефект можна виміряти корисним імпульсом m г u а і корисною потужністю N a поступального руху в автомобілі корисної маси m р,, а енергетичну ефективність автоперевезень - коефіцієнтом корисної дії (ККД) автомобіля h а. При цьому корисну (транспортну) роботу автомобіля повинне визначати інтегруванням миттєвої потужності N a за час t, а вартісну ефективність автомобіля - відношенням ціни (тарифу) до собівартості корисної (транспортної) роботи, яка вимірюється у фізичних одиницях (МДж) з урахуванням динамічного фактора автомобіля за двигуну D г і зчепленню jl, показників дорожніх умов (j, f, i) і режимів руху (+ j). Всі ці показники, необхідні для графічного визначення коефіцієнта буксування d і робочої швидкості u а, можна синтезувати в динамічному паспорті автомобіля, розробленому і застосовується на кафедрі «Трактори і автомобілі» Вятської ГСХА з метою прогнозу енергетичної та вартісної ефективності автомобілів і тракторів. У не кафедральних літературних джерелах такого динамічного паспорта немає.
Розрахунок і побудова графіка динамічного паспорта автомобіля (лист 2) можливі після попереднього аналізу конструкції автомобіля та умов його використання (розділ 1). Модель, прототип або альтернативну конструктивну схему автомобіля і пропоноване підприємство студент вибирає сам з перспективою використання результатів курсового проектування в дипломному проекті, як правило комплексному.
1. Аналіз конструкції автомобіля та умов його використання
Розрахунок зовнішньої швидкісної характеристики двигуна
В даний час на автомобілях використовуються головним чином поршневі двигуни внутрішнього згоряння, пристосовані до сталого переносу потужності через трансмісію до провідних колесам в інтервалі частот обертання колінчастого вала від n м при максимальному обертовому моменті М е max до n N при максимальної ефективної потужності
N e max = M eN w eN = 0,105 M eN n N, (1.1)
де M eN - крутний момент при максимальній потужності, кНм;
Meн = 0,36 кНм.
w eN - кутова швидкість колінчатого валу при максимальній потужності, рад / с;
(1.2)
Nemax = 114,912 кВт.
При експлуатації автомобіля частина ефективної потужності N e витрачається споживачами, неврахованими при стендових випробуваннях двигуна, а також не може бути отримана з-за відмінності реальних атмосферних умов від стандартних при знятті зовнішньої швидкісної характеристики на стенді. Тому при використанні стандартної зовнішньої характеристики для розрахунку тягово-швидкісних показників автомобіля всі значення N e необхідно помножити на коефіцієнт корекції k p = 0,93 - 0,96.
Якщо реальної зовнішньої характеристики двигуна в графічній або табличній формах немає, але відомі N e max, n N, М е max і n м, то після визначення коефіцієнтів пристосовності:
(1,3)
km = 0,22
, (1.4)
k w = 1,68 а також коефіцієнтів:
, (1.5)
a = 0,74
0,74
, (1.6)
в = 1,60
1,60
, (1.7)
з = 1,34
можна отримати повний перелік крутного моменту по емпіричної залежності:
, (1.8)
М е - поточні значення крутного моменту, кНм;
M eN - крутний момент при максимальній потужності, кНм; згідно (1.1)
;
n - поточні значення частоти обертання колінчастого вала, хв -1; приймаємо не менше шести зручних і по можливості рівномірно розподілених значень, включаючи n <n м; n = n м, n = n N і n> n N;
k p - коефіцієнт корекції стендової зовнішньої характеристики, прийнятий з інтервалу k p = 0,93-0,96.
Поточні значення ефективної потужності визначаємо за формулою:
N e = M e w e »0,105 М е n, (1.9)
а поточні значення питомої витрати палива з твору:
g e = g eN k n, (1.10) де:
g e - поточне значення питомої витрати палива, г / (кВт год);
g eN - питома витрата палива при максимальній потужності N max г / (кВтг); приймаємо з технічної характеристики двигуна або із завдання;
k n - коефіцієнт впливу частоти обертання колінчастого вала на питома витрата палива; визначаємо з графіка [, с. 90] або з таблиці 1.
Таблиця 1. Наближені значення коефіцієнта k n при відносинах:
n, об / хв | 3240 | 3040 | 2840 | 2640 | 2440 | 2240 | 2040 |
n / n ном | 0,720 | 0,675556 | 0,631 |
0,587 | 0,542 | 0,498 | 0,453 | ||||
kn | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,975 | 0,98 | 0,99 | 1,01 |
При розбіжності значень відносини n / n N табличні значення k n інтерполіруем і уточнюємо при побудові графіка зовнішньої швидкісної характеристики двигуна на міліметровому папері формату А4 (рис. 1), розрахунку ефективного ККД
(1.11)
і годинної витрати палива
G t = 10 -3 g e N e, (1.12)
де Н u - нижча теплота згоряння палива;
Н u »44 кДж / г-автомобільний бензин;
Після графічної перевірки розрахункових значень M e, N e, g e, h е і G t, включаючи їх регуляторні (дизелі) і обмежувальні (карбюраторні двигуни вантажних автомобілів) «гілки», становить таблицю 2:
Таблиця 2. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна при k р = 0,93
n, хв | 3240 | 3040 | 2840 | 2640 | 2440 | 2240 | 2040 |
Me, кНм | 0,309 | 0,335 | 0,357 | 0,375 | 0,389 | 0,399 | 0,406 |
Ne, кВт | 105,091 | 106,868 | 106,397 | 103,923 | 99,692 | 93,949 | 86,938 |
ge, г / кВт * год | 285,000 | 288,000 | 291,000 | 292,500 | 294,000 | 297,000 | 303,000 |
Gt, кг / год | 29,951 | 30,778 | 30,962 | 30,398 | 29,309 | 27,903 | 26,342 |
Чи не | 0,287 | 0,284 | 0,281 | 0,280 | 0,278 | 0,275 | 0,270 |
1.2 Прогноз умов автоперевезень
Прогноз умов автоперевезень доцільно поєднати з оцінкою прохідності і пасажиро-або вантажомісткості автомобіля.
Основними показниками дорожніх умов є наведений коефіцієнт дорожніх опорів і коефіцієнт зчеплення. Вони входять у нерівність:
y <D р <j х l, (1.13)
визначальне прохідність і тягову динамічність транспортного засобу, у якого частина маси l m а діє на провідні колеса, а частина маси (1 - l) m а-на відомі. У повнопривідних автомобілів коефіцієнт нормального навантаження провідних коліс l = 1, а у автопоїздів з неполнопріводнимі тягачами коефіцієнт l <<1 і обмежує їх прохідність по слизьких дорогах.
Відповідно до ГОСТ Р 50597 - 93 дорожнє покриття повинне мати коефіцієнт зчеплення j> 0,4. Однак на ожеледі і сніжному накаті коефіцієнт зчеплення j <0,25 і часто є причиною ДТП. Така невідповідність дороги стандарту, певне контрольним гальмуванням або слідчим експериментом на місці ДТП, може забезпечити захист прав його учасників, в тому числі відшкодувати матеріальні збитки та компенсувати моральну шкоду за рахунок дорожньо-експлуатаційного підприємства, своєчасно не усунули зимову слизькість дороги.
Технічні правила ремонту і утримання автомобільних доріг (ВСН 24 - 88) до основних транспортно-експлуатаційним показниками автомобільної дороги відносять: забезпечену швидкість, пропускну здатність, рівень її завантаження рухом, безперервність, комфортність і безпеку руху, здатність пропускати автомобілі і автопоїзди з осьовим навантаженням і вантажопідйомністю (або загальною масою), які відповідають типу дороги.
За технічним рівнем, експлуатаційного стану та організації руху автомобільні дороги повинні забезпечувати можливість безпечного руху одиночних автомобілів при сприятливих погодних умовах з максимальними швидкостями, близькими до розрахункових (До рсе ³ 1) відповідної категорії, встановленої для експлуатованої дороги, затвердженої технічною документацією. У несприятливих погодно-кліматичних умовах допускається зниження забезпечуваною максимальної швидкості по відношенню до розрахункової за СНіП 2.05.02 - 85, але не нижче значень, наведених у таблиці 1. ВСН 24-88. в курсовому проекті значення забезпечуваною дорогою максимальної швидкості u од слід записати в таблицю 1 прогнозу умов автоперевезень, а в розділі 2 порівняти його зі значенням робочої швидкості автомобіля, вимог п. 10.1 ПДР РФ, рівнем майстерності водія, особливостями транспортного потоку і середовища.
Таблиця 3 Орієнтовні значення показників.
Показники | П е р і о д и року | |||
літо | осінь | зима | Весна | |
j | 0.7 | 0.3 | 0.2 | 0.3 |
f | 0.03 | 0.08 | 0.04 | 0.06 |
i | 0.07 | 0.07 | 0.07 | 0.07 |
y | 0.02 | 0.02 | 0.018 | 0.018 |
Г | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
l | 0.71 | 0.71 | 0.71 | 0.71 |
u розр | 80 | 70 | 60 | 70 |
До рсе | 1.6 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
u од | 80 | 70 | 60 | 70 |
Місткість автомобіля як його здатність одноразово і якісно перевозити найбільша кількість пасажирів, вантажів або спеціального устаткування можна оцінити за значенням коефіцієнта використання вантажопідйомності:
, (1.14)
комфортності і безпеки пасажирів або кількісної і якісної схоронності вантажів і спеціального устаткування. При перевезенні сипучих вантажів малої щільності лімітуючим показником вантажомісткості зазвичай є питома об'ємна вантажопідйомність
, (1.15)
де q v - питома об'ємна вантажопідйомність, т / м 3;
q - вантажопідйомність, т;
V к - обсяг кузова, м 3;
r р - щільність вантажу, т / м 3.
При оцінці основних експлуатаційних властивостей автомобіля за допомогою його динамічного паспорта більш зручним показником місткості є коефіцієнт повної нормального завантаження. З урахуванням (1.15) розрахунковий коефіцієнт нормального завантаження
, (1.16)
де k v - коефіцієнт використання об'єму кузова, що забезпечує кількісне і якісне зберігання вантажу.
При перевезенні сипучих вантажів у бортовий платформі або кузові самоскида можна прийняти k v »0,95.
Місткість затарених вантажів залежить від розмірів тари і способу укладання і оцінюється графоаналітичний за схемою кузова, виконаної на міліметровому папері формату А4.
Значення коефіцієнта нормального навантаження провідних коліс неполнопріводного автомобіля в спорядженому стані l о і повністю навантаженого l q можна визначити за даними технічної характеристики як відношення маси, що припадає на провідні колеса, до загальної маси (спорядженої або повної).
Всі показники таблиці 1. мають широкі інтервали значень і для розвитку оперативної ерудиції вимагають запам'ятовування разом з термінологічної характеристикою дорожньої обстановки. Наприклад, позначення 0,05 £ j £ 0,80 нижньою межею 0,05 характеризує дуже слизький ожеледь і найбільш складні умови руху, а верхньою межею 0,80 - сухий шорсткою асфальтобетон і можливість руху одиночного автомобіля і розрахунковою швидкістю. При цьому коефіцієнт опору коченню 0,012 £ f £ 0,30 може мати значення, близьке до його нижньої межі, наприклад 0,02, але не до верхнього 0,30, що означає перезволожені полі під час збирання силосної маси, цукрових буряків або картоплі з навантаженням при русі зі швидкістю менше 10 км / ч.
Достовірний прогноз умов автоперевезень може забезпечити їх своєчасність, економічність і безпеку.
Складання кінематичної схеми і розрахунок ККД трансмісії
Кінематичну схему трансмісії в стандартних позначеннях структурних елементів складаємо на лісте1 формату А1 за даними технічного опису та каталогу, виділяючи всі навантажені деталі і сполучення, а також регульовані в процесі експлуатації та після ремонту.
Сумарну потужність, втрачаємо в трансмісії, визначаємо за формулою
N тр = (1 - 0,98 k × 0,97 l × 0,995 m) N e + N тр o, (1.13)
а ККД трансмісії - за формулою
h тр = 0,98 k × 0,97 l × 0,995 m - , (1.14)
де k і l - число відповідно циліндричних і конічних або гіпоїдних зубчастих пар, через яке послідовно передається потужність;
m - число карданних шарнірів, через яке передається потужність; m = 4
N тр o - потужність, що втрачається в трансмісії на холостому ходу, кВт; приймаємо з інтервалу (о, 03 - 0,05) N emax.
Надійність та безпечність автомобіля, дороги і водія
Надійність, включаючи в себе безвідмовність, ремонтопридатність і збереженість, є комплексним загальнотехнічних властивістю будь-якого виробу, в тому числі автомобіля, автомобільної дороги і вулично-дорожньої мережі. Однак СНіП 2.05.02. - 85 і СНиП 2.07.01 -89 * відповідно автомобільні дороги та вулично-дорожні мережі загальнотехнічної надійністю не оцінюють.
З урахуванням ГОСТ 27.002-89 надійність автомобіля - це властивість автомобіля зберігати в часі у встановлених межах знання всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції (транспортну роботу) в заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, зберігання і транспортування. автомобільні дороги та вулично-дорожні мережі можуть мати подібне визначення своєї надійності - властивості автомобільної дороги і вулично-дорожні мережі зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції (забезпечувати рух транспортних засобів) у заданих режимах і умови утримання, ремонту та експлуатації. Проте одним визначенням безнадійні російські дороги і вулично-дорожні мережі в надійні без утримання, ремонту, реконструкції та будівництва не перетворити.
Безвідмовність автомобіля - це властивість автомобіля безперервно зберігати працездатний стан протягом деякого часу або напрацювання. При такому визначенні безвідмовність живучість автомобіля - це властивість автомобіля зберігати обмежену працездатність при впливах, не передбачених умовами нормальної експлуатації, але виникають в реальній експлуатації на російських дорогах і вулицях, а безпека автомобіля - це властивість автомобіля не створювати загрозу для життя і здоров'я учасників дорожнього руху у разі порушення працездатного стану (відмови). Однак у конструктивного безпечного і технічно справного автомобіля відмова у формі некерованості траєкторією і швидкістю руху може виникнути через гранично небезпечного стану дороги, спроектованої і побудованої згідно СНіП 2.05.02-85, але скрижанілий і неприпустимо слизькій або має засипані снігом просідання і вибоїни на проїзної частини та узбіччях. Тому ймовірну небезпеку автомобіля, дороги і середовища як їх об'єктивну особливість створювати загрозу для життя і здоров'я водія та інших учасників дорожнього руху необхідно визначити однаково і синтезувати результати їх роздільного аналізу в прогнозовану ймовірність небезпек динамічної системи ВАДС, початково небезпечною, а не безпечною. Так звана »конструктивна безпеку автомобіля» є рекламно-технічним терміном, що суперечить юридичного визначення автомобіля як засобу підвищеної небезпеки, особливо при управлінні небезпечним водієм і рух по небезпечною дорогою в небезпечному середовищі.
Проведені в Англії дослідження показали, що 80% водіїв не здійснюють ДТП, 15% водіїв здійснюють 70% всіх ДТП, 5% водіїв здійснюють 30% усіх ДТП. Наші дослідження показали, що 69% всіх водіїв не здійснюють ДТП, 12% здійснюють 33% всіх ДТП, а 19% водіїв здійснюють залишилися 67% ДТП »[c. 139]. Отже, більшість безпечних водіїв як-то виявляє небезпеки для руху та запобігає ДТП, а меншість небезпечних водіїв здійснює ДТП, перетворюючи себе й інших у жертви.
2. Розрахунок і побудова динамічного паспорта
При заданих моделі автомобіля, швидкості зустрічного або попутного вітру u w = 0 м / с і коефіцієнті зчеплення коліс з сухим шорстким покриттям j ос вихідними даними для розрахунку та побудови графіків динамічного (тягово-гальмівного паспорта) паспорти на листі 2 формату А1 є:
- Вантажопідйомність q = 6 т;
- Власна маса в спорядженому стані m о = 4,3 т;
- Коефіцієнти нормального навантаження провідних коліс («развесовка»)
l о = 0,51 і l q = 0,75;
- Радіус кочення ведучих коліс r до = 0,48 м, що дорівнює статичному і динамічному радіусів;
- Передавальні числа трансмісії u тр на всіх передачах переднього ходу;
- Зовнішня швидкісна характеристика двигуна, розрахована в 1 і перенесена в таблицю 4
При наявності дійсних значень цих показників задається за бажанням студента модель автомобіля і умови його використання можуть бути будь-якими.
Теоретичну швидкість u т визначаємо розрахунком при коефіцієнті буксування d = 0 на всіх передачах і всіх табличних значеннях частоти обертання n.
Силу опору повітря Р w при табличних значеннях розрахункової швидкості u т і заданої швидкості u w зустрічного (+) або попутного (-) вітру визначаємо за формулою
Р w = k w F (u т ± u w) 2 × 10 -3, (2.1)
де Р w - сила опору повітря, кН;
u т і u w - швидкість автомобіля і вітру, м / с;
k w - коефіцієнт обтічності, Н з 2 / м 4;
згідно [1, с. 42] k w приймаємо з інтервалів:
- 0,20 - 0,35 - легкові автомобілі;
- 0,45 - 0,55 - автобуси капотний компонування;
- 0,35 - 0,45 - автобуси вагонної компоновки;
- 0,50 - 0,70 - вантажні автомобілі з бортовою платформою і самоскиди;
- 0,55 - 0,65 - автоцистерни;
- 0,50 - 0,60 - автофургони;
- 0,85 - 0,95 - автопоїзда;
- 0,15 - 0,20 - гоночні автомобілі;
F - площа лобового опору, м 2; згідно [1, с. 42] визначаємо за формулами:
F = B Н г - вантажні автомобілі з шириною колії передніх коліс В і габаритної висотою Н р, м 2;
F = 0,8 B Н г - легкові автомобілі з габаритної шириною В г і габаритної висотою Н р, м 2.
Розраховані за формулою (1.13) значення ККД трансмісії h тр заносимо в таблицю 4.
Повну окружну силу провідних коліс Р до визначаємо за формулою
Таблиця 4 Розрахункова динамічна характеристика спорядженого автомобіля при факторі обтічності k w F = 22 Н з 2 / м 2 і швидкості вітру u w = 0м / с
Передача | n, об / хв | Vt, км / год | Pw, кН | Me, кНм | Нтр | Pко. кН | Do | Ne, кВт | Gт. кг / год | Чи не | Uтр |
1 | 3240 | 12,21 | 0,038 | 0,309 |