Характеристика автомобіля

1 ВИЗНАЧЕННЯ ВИХІДНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ АВТОМОБІЛЯ
Частина параметрів приймаємо відповідно до прототипом, а частина визначаємо в результаті розрахунків. В першу чергу встановлюємо масу автомобіля, розмір шин, потужність і частоту обертання колінчастого вала двигуна. Власну масу автомобіля визначаємо за формулою
, (1)
де - Маса порожнього автомобіля, кг;
- Вантажопідйомність дорівнює 10000 кг ;
- Коефіцієнт вантажопідйомності, який для більшості вантажних автомобілів становить = 0,9 ... 1,1. При цьому великі значення приймаються для автомобілів великої вантажопідйомності. Приймаємо рівним 1.
Динамічну характеристику необхідно розрахувати для повністю завантаженого автомобіля, маса якого
, (2)
де - Кількість місць у кабіні дорівнює 2.
Розмір шин приймаємо відповідно до прототипом, або вибираємо по розрахунковому навантаженні на колесо, яку визначаємо з урахуванням колісної формули автомобіля і розподілом ваги повністю навантаженого автомобіля по осях. Встановивши розмір шин, можна визначити розрахунковий радіус колеса
, (3)
де - Розрахунковий радіус коліс, м;
- Діаметр обода колеса дорівнює 20 дюймів ;
- Ширина профілю шини дорівнює 10,2 дюймів ;
- Коефіцієнт, що враховує радіальну деформацію шини, який залежить від типу шини і тиску повітря в ній, . Приймаються 0,93.
Потужність двигуна, встановленого на автомобілі, повинна забезпечити рух повністю завантаженого автомобіля з максимальною швидкістю в заданих дорожніх умовах. Виходячи з цієї умови, вона може бути розрахована за формулою
, (4)
де - Потужність двигуна при максимальній швидкості руху автомобіля, кВт;
- Наведений коефіцієнт дорожніх опорів при максимальній швидкості = 0,025;
- Маса навантаженого автомобіля дорівнює 21261,111 кг;
- Прискорення вільного падіння одно 9,81 м / с ^2;
- Сила опору повітряного середовища при максимальній швидкості, Н;
- Максимальна швидкість руху дорівнює 23,6 м / с;
- ККД трансмісії при русі на вищій передачі одно 0,9.
У свою чергу опір повітряного середовища
, (5)
де - Коефіцієнт опору повітряного середовища, = 0,55 кг / м ^3;
- Площа лобовій поверхні, м ^2.
Для вантажних автомобілів можна прийняти
, (6)
де і - Відповідно колія задніх коліс дорівнює 1,63 і габаритна висота дорівнює 2,22 м .
ККД механічної трансмісії при русі на вищій передачі = 0,90 (враховуючи
втрати в головній і карданної передачі і так звані гідравлічні втрати). На інших передачах
, (7)
де - ККД коробки передач, який знаходиться в залежності від числа зубчастих пар коробки, що знаходяться в зачепленні
.
Для автомобілів з карбюраторними, що мають обмежувач максимальних обертів знайдене за формулою (3) значення буде відповідати номінальної (максимальної) потужності двигуна, тобто
.
Якщо в завданні не вказана максимальна частота обертання колінчастого вала, то її можна визначити за коефіцієнтом оборотності двигуна
, (8)
де - Максимальні оберти, об / хв;
- Максимальна швидкість автомобіля, км / ч.
Для вантажних автомобілів .

2 РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА зовнішніх швидкісних характеристик двигуна
Тягові можливості автомобіля при вибраних параметрах трансмісії і ходової частини визначаємо зовнішньої швидкісної характеристикою встановленого на автомобілі карбюраторного двигуна. У курсовій роботі використовується розрахункова характеристика, для побудови якої задаємо частоту обертання колінчастого вала і знаходимо відповідні значення і за формулами
, (9)
, (10)
де - Потужність двигуна при частоті обертання валу _е, кВт;
- Номінальна потужність двигуна, кВт;
- Питома ефективна витрата палива при відповідних оборотах, г / кВт год;
- Питома ефективна витрата палива на номінальному режимі двигуна, г / кВт год;
- Досвідчені коефіцієнти, усереднені значення яких в залежності від типу двигуна можна прийняти за таблицею 1.
- Відносна частота обертання валу двигуна.
Крутний момент на колінчастому валу (Н × м) і часовий витрата палива (Кг / год) розраховують за формулами
, (11)
, (12)
, (13)
де - Значення динамічного чинника при неповному завантаженні автомобіля;
- Значення динамічного фактора для повністю завантаженого автомобіля;
- Вага повністю завантаженого автомобіля;
- Вага автомобіля при неповному завантаженні.
Таблиця 1 - Результати розрахунку динамічної характеристики автомобіля

Параметри	Передача	Значення при оборотах
		520	1040	1300	1560	1820	2080	2600
Ме, Нм	1	658,2888	703,658	709,327	703,688	686,66	658,288	567,49
Vi, км / год	1	5,0036	10,007	12,509	15,0109	17,513	20,014	25,018
	2	7,21	14,42	18,027	21,633	25,238	28,84	36,054
	3	10,39	20,78	25,98	31,17	36,37	41,567	51,959
	4	14,976	29,952	37,44	44,928	52,416	59,904	74,88
Pki, Н	1	22281,23	23817,87	24009,95	23817,87	23241,64	22281,24
	2	15640,94	16527,21	16660,5	16527,22	16127,37	15460,95
	3	10728,35	11468,23	11560,72	11468,23	11190,77	10728,35
	4	7751,35	8285,93	8352,75	8285,93	8085,92	7751,35
Pш,	1	3,844	15,379	24,0,3	34,6	47,098	61,51
	2	7,985	31,94	49,9	71,86	97,81	127,76
	3	16,58	66,33	103,65	149,25	203,15	265,34
	4	34,44	137,76	215,26	309,97	421,91	551,07
Di	1	0,285	0,305	0,307	0,304	0,297	0,284
	2	0,198	0,211	0,212	0,210	0,205	0,196
	3	0,137	0,146	0,146	0,145	0,140	0,134
	4	0,098	0,104	0,104	0,102	0,098	0,092

Таблиця 2 - Результати розрахунку зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

x	0,2	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	1	δy
ne, об / хв	520	1040	1300	1560	1820	2080	2600	(Nν)
Nе, кВт	35,844	76,632	96,56	114,948	130,86	143,376	154,50	(Nеν)
Me, Нм	658,288	703,68	709,363	703,6881	6886,66	658,288	567,4904
Ge, г / кВтг	361,2	324,8	315	310,8	312,2	319,2	350
Gm, кг / год	12,947	24,89	30,42	35,72	40,85	45,76	54,075

Практично побудова номограми зводиться до проведення сімейства відрізків, що з'єднують однакові значення динамічного фактора на ордината для відповідної завантаження автомобіля, яка оцінюється коефіцієнтом використання вантажопідйомності
, (15)
де - Дійсна маса вантажу;
- Вантажопідйомність.
Вираз (13) дозволяє співвідношення між масштабами для динамічного чинника при повному завантаженні автомобіля і для будь-якого .
Зручніше за все, провівши ординати для різних (Осі ), Виконати шкалу значень динамічного фактора на осі , Відповідну значенням динамічного чинника при порожньому автомобілі, а потім з'єднуємо точки з однаковими значеннями на цій осі і на основній осі ординат для . Масштаб для по осі, що відповідає значенням для порожнього автомобіля пов'язаний з раніше обраним для повністю завантаженого автомобіля.

3 ВИЗНАЧЕННЯ ПЕРЕДАТОЧНИХ ЧИСЕЛ ТРАНСМІСІЇ
Передаточне число головної передачі визначаємо з умови забезпечення руху автомобіля з максимальною швидкістю на вищій передачі при максимальних обертах двигуна.
У разі, коли максимальна швидкість досягається на прямій передачі
, (16)
де - Частота обертання колінчастого вала двигуна, при максимальній швидкості, об / хв;
- Розрахунковий радіус колеса = 0,476, м;
- Максимальна швидкість руху, = 22,2 м / с.
При визначенні передавального числа коробки передач на першій передачі виходимо з того, що на першій передачі автомобіль повинен долати максимальне дорожнє опір (за умовою) при роботі двигуна в режимі максимального крутного моменту . При цьому опором повітря нехтують.
Значення приймаємо по зовнішній швидкісній характеристиці двигуна. У тому випадку, коли розрахунок швидкісної характеристики двигуна та динамічної характеристики автомобіля виконується з використанням ПЕОМ, максимальний обертовий момент може бути знайдений за формулою
, (17)
де - Номінальний крутний момент, Нм;
- Номінальна потужність двигуна, 84,60 кВт;
- Номінальна частота обертання колінчастого вала двигуна = 3200, об / хв;
Передаточне число коробки передач на першій передачі
, (18) (18)
де - Максимальне наведене дорожнє опір.
Передавальні числа проміжних передаx вибираємо так, щоб вони становили ряд геометричної прогресії, знаменник якої
, (19)
де - Кількість передач рівне 4 (приймаємо по прототипу);
- Передавальне число коробки передач на першій передачі одно 6,347;
- Передавальне число коробки на вищій передачі дорівнює 1
Значення передавального числа на i-ої передачі
(20)
ККД число пар зачеплення

1 передача	1	10,146
2 передача	2	5,684
3 передача	3	3,185
4 передача	4	1,7847
	5	1

1 передача	2	0,86436
2 передача	2	0,84707
3 передача	2	0,864
4 передача	1	0,882
	0	0,9

На закінчення даного розділу перевіримо, в яких умовах можуть бути реалізовані тягові можливості автомобіля на першій передачі, тобто рух автомобіля з максимальною по двигуну силою тяги без буксування.
Ця умова має вигляд
, (21) де - Максимально можлива за умовами зчеплення сила тяги автомобіля;
- Максимально можлива по крутний моменту двигуна дотична сила тяги.
Величина обмеження по зчепленню залежить від коефіцієнта зчеплення і зчіпного ваги
, (22)
де - Динамічний коефіцієнт навантаження провідних коліс, що пов'язаний зі статичним співвідношенням
.
Значення приймаємо відповідно до прототипом рівне 1,2. Для автомобілів з усіма провідними осями
Враховуючи залежність дотичної сили тяги від моменту
, (23)
також те, що знайдено з умови подолання максимального дорожнього опору, умова (21) може бути записано так
(24)
Зіставимо отримане значення з довідковими даними для різних дорожніх умов і відзначимо в курсовому проекті, в яких дорожніх умовах може бути реалізована максимальна (по двигуну) дотична сила тяги.
де і - Коефіцієнти, що враховують вплив на питома витрата палива швидкісного і навантажувального режиму роботи двигуна;
- Питома витрата палива на номінальному режимі, м / кВт ч.
Значення коефіцієнта знаходять як функцію відносини оборотів, відповідних розвивається швидкості руху до номінальних, тобто
(28)
а - Як функцію відносини розвивається потужності і потужності двигуна із зовнішньої швидкісний характеристиці при даній частоті обертання колінчастого вала
(29)
Графіки цих функцій наведено на малюнках 11і 12.
Враховуючи значну похибку визначення коефіцієнтів і за графіками, рекомендується розраховувати їх значення за формулами

- Для карбюраторних двигунів;
- Для дизелів.
У цих формулах і .
У курсовій роботі розрахунок економічної характеристики виконуємо для трьох значень коефіцієнта дорожніх опорів.
Розрахунок виконуємо в такій послідовності.
1 За динамічної характеристиці визначаємо найвищу передачу, на якій можливий рух в заданих дорожніх умовах і максимальне значення швидкості, яка при цьому досягається.
2 Задаємо декілька значень оборотів від і знаходимо відповідні їм швидкості руху.
3 Розраховуємо опір повітряного середовища , А потім - потужність двигуна , Необхідну для руху в заданих дорожніх умовах з відповідною швидкістю .
4 По зовнішньої швидкісної характеристиці знаходимо відповідну прийнятим значенням оборотів потужність двигуна .
5 Знаходять відносини і і за графіками (малюнки 3 і 4) визначаємо коефіцієнти і .
6 Розраховуємо питома витрата і витрата палива на 100 км пробігу . Обсяг розрахунків можна скоротити, приймаючи такі ж значення оборотів, як при розрахунку динамічної характеристики.
Результати розрахунку рекомендується оформити в таблицю наступної форми.
За отриманими даними будуємо залежність від швидкості руху для різних . Приклад економічної характеристики представлений на малюнку 5.
Таблиця 4Результати розрахунку економічної характеристики

	n, об / хв	V, км / год	Pw, Н	Ne, кВТ	Neвн, кВТ	n / nк	Nе / Nевн	Кn	КN	ge, г / кВТ	Q, л/100км
Ф1	640	14,98	34,44	17,83	15,38	0,20	0,48	1,10	1,23	472,50	32,29
	1280	29,95	137,77	39,18	32,88	0,40	0,48	1,00	1,23	430,69	31,34
	1600	37,44	215,26	49,91	41,43	0,50	0,50	0,97	1,20	405,63	30,87
	1920	44,93	309,98	59,99	49,32	0,60	0,53	0,95	1,14	379,71	30,43
	2240	52,42	421,92	68,93	56,15	0,70	0,57	0,94	1,07	353,99	30,07
	2560	59,90	551,07	76,20	61,52	0,8	0,63	0,95	0,99	330,32	29,89
	2600	74,88	861,05	84,60	66,29	1	0,84	1,00	0,90	315,66	32,76
Ф2	640	7,84	9,43	3,80	15,38	0,20	0,25	1,10	1,84	708,04	47,63
	1280	15,68	37,74	7,73	32,88	0,40	0,24	1,00	1,88	657,24	45,01
	1600	19,59	58,96	9,79	41,43	0,50	0,24	0,97	1,87	635,23	44,08
	1920	23,51	84,91	11,94	49,32	0,60	0,24	0,95	1,85	616,50	43,47
	2240	27,43	115,57	14,19	56,15	0,70	0,25	0,94	1,82	600,81	43,15
	2560	31,35	150,94	16,55	61,52	0,8	0,27	0,95	1,77	587,13	43,06
	2600	39,19	235,85	21,72	66,29	1	0,33	1,00	1,59	556,45	42,83
Ф3	640	14,98	34,44	10,97	15,38	0,20	0,71	1,10	0,93	357,76	36,41
	1280	29,95	137,77	22,90	32,88	0,40	0,70	1,00	0,94	328,92	34,93
	1600	37,44	215,26	29,52	41,43	0,50	0,71	0,97	0,93	315,12	34,51
	1920	44,93	309,98	36,74	49,32	0,60	0,74	0,95	0,91	303,64	34,49
	2240	52,42	421,92	44,68	56,15	0,70	0,80	0,94	0,90	297,34	35,20
	2560	59,90	551,07	53,45	61,52	0,8	0,87	0,95	0,91	301,87	37,41
	2600	74,88	861,05	73,97	66,29	1	1,12	1,00	1,16	407,68	55,94

ЛІТЕРАТУРА
1Скотніков В.А., Мащерскій А.А., Солонський А.С. Основи теорії і розрахунку трактора і автомобіля. - М.: Агропромиздат, 1986. - 383 с.
2 Чудаков Д.А. Основи теорії і розрахунку трактора і автомобіля. - М.: Колос, 1972. - 385 с.
3 Кутько Г.М. Теорія трактора і автомобіля. - М.: Колос, 1996. - 302 с.
4 Трактори і автомобілі. Розділ "Теорія тракторів та автомобілів": Методичні вказівки і завдання для курсової роботи / Г.Я. Александров, В.В. Груздєв, П. В. Федоров. - М.: ВСХІЗО, 1993. - 47 с.
5 Теорія тракторів і автомобілів. Методичні вказівки і завдання по курсовій роботі для студентів спеціальності "Механізації сільського господарства". Вид. 4-е, перер. і доп. Д.А. Чудаков, І.А. Гончаров. - Білоруський ІМСХ, Мінськ, 1981. - 108 с.
6 Г . А. Затолокін. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни "Трактори і автомобілі" для студентів спеціальності 31.11 / Московський гідромеліоративний інститут. - М., 1992. - 113 с.
7 Агєєв Л.Є та ін Теорія трактора і автомобіля: Навчальний посібник по виконанню курсової роботи. - Брянськ: Видавництво Брянської ГСХА, 2001. - 155 с.
8 Артамонов М.Д., Іларіонов В.А., Морін М.М. Основи теорії та конструкції автомобіля. - М.: Машинобудування, 1974. - 288 с.