Эксплуатационные свойства автомобилей

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования

КУЗБАССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЛИАЛ  ГУ КузГТУ в г. Новокузнецке 
 
 
 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ  ПРОЕКТУ 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЕЙ» 

                                                                                                                                      Выполнил: студент(ка)

                                                                                                                                                      гр. АТз – 61

                                                                                                                №№№№№

                                                                                                                                                             (106358) 

                                                                                                                          Руководитель:

                                                                                                                      Буянкин Алексей Владимирович 
 
 
 

       Курсовой проект                                                          Курсовой проект

       допущен к защите                                                        защищен с оценкой «_____________________» 

     __________________                                                     __________________    

         Подпись руководителя                                                                        Подпись руководителя       

      «____»____________2009 г.                                                                «____»____________2009 г. 
 
 
 
 
 

Новокузнецк 2009

           

 

      Содержание 
       

      Введение 

    1. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя АТС
    2. Расчет и построение тяговой диаграммы АТС 
    3. Расчет и построение динамической диаграммы АТС 
    4. Определение параметров приемистости АТС 
    5. Определение линейного расхода топлива 

      Заключение 

      Список литературы 

 

      Введение 

      Разнообразие  условий эксплуатации обусловило широкую  специализацию 
      автотранспортных средств (АТС), которые отличаются специфическими 
      свойствами, обеспечивающими их использование в конкретных условиях 
      эксплуатации с наибольшей эффективностью.

      Инженеру  по организации перевозок и управлению на автомобильном 
      транспорте знание свойств различных АТС помогает выбирать те их них, которые 
      наилучшим образом соответствуют характеристиками перевозимого груза и 
      условиям эксплуатации, дает возможность разрабатывать оптимальные методы 
      поддержания в эксплуатации свойств, заложенных при проектировании и 
      производстве (потенциальные свойства) и восстановление их в процессе 
      эксплуатации.

      Курсовая  работа выполняется с целью закрепления  знаний по основам 
      эксплуатационных свойств АТС и развития навыков по их практическому 
      применению.

      Для этого при выполнении курсовой работы предусмотрено решение 
      следующих основных задач: анализ конструктивных параметров АТС и выбор 
      необходимых показателей для расчетов, определение параметров тягово- 
      скоростных и экономических свойств АТС в заданных условиях эксплуатации, 
      оценка эффективности принятых решений с точки зрения затрат времени и 
      топлива на выполнение перевозок грузов.

      Кроме того, выполнение курсовой работы включает дополнительное 
      самостоятельное изучение требований стандартов и других нормативно- 
      технических документов к АТС, дорожным условиям, правилам перевозок грузов 
      и пассажиров, а также к степени воздействия транспортного процесса на 
      окружающую среду.

      В ходе выполнения курсовой работы рекомендуется  использовать ЭВМ с 
      применением известных аналитических методов решения уравнения движения 
      автомобиля.       
       

 

 

Задание

      Произвести  поверочный расчет некоторых параметров эксплуатационных 
      свойств заданного АТС, в наибольшей степени определяющих эффективность его 
      применения в заданных условиях эксплуатации.

      Параметры АТС ВАЗ-2106

    Параметр
    Обозначение
    Размерность
    Значение
    Марка автомобиля
    -
    -
    ВАЗ 2106
    Тип АТС
    -
    -
    Легковой
    Колесная формула
    -
    -
    4x2
    Тип двигателя
    -
    -
    Бензиновый
    Максимальная  мощность
    Ne max/nn
    кВт/об/мин
    55,5/5400
    Максимальный  крутящий момент
    Me max/nm
    Н*м/об/мин
    116/3000
    Максимальная  скорость движения
    Vmax
    км/ч (м/с)
    150 (41)
    Снаряженная масса
    М0
    кг
    1035
    Полная масса
    Ма
    кг
    1435
    В том числе:
      
    на переднюю ось
    М1
    кг
    657
    на заднюю ось
    М2
    кг
    778
    Габаритные  размеры:
      
    Высота
    Hг
    мм
    1440
    Ширина
    Bг
    мм
    1611
    База
    B
    мм
    2424
    Колея
    L
    мм
    1365
    Размер шин
    -
    -
    175/70 R13
    Статический радиус колеса
    -
    мм
    265
    Радиус качения  колеса
    -
    мм
    265
    Передаточные  числа трансмиссии:
      
    Коробки передач
    I1
    -
    3.24
 
    I2
    -
    1.98
 
    I3
    -
    1.29
 
    I4
    -
    1
 
    I0
    -
    4.1
    Главной передачи
      
    Контрольный расход топлива
    Qs
    л/100км
    7.4
    при скорости 90 км/ч
      
 
 

 

1 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ  ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ

      ХАРАКТЕРИСТИКИ  ДВИГАТЕЛЯ АТС

      Данный  параметр отсутствует в технической  характеристике АТС, хотя является основой  для оценки тягово-скоростных и ряда других эксплуатационных свойств.

      Внешняя скоростная характеристика двигателя  представляет собой графическую  зависимость мощности и крутящего  момента от частоты вращения коленчатого  вала двигателя. Для ее построения используют эмпирические формулы С. Р. Лейдермана.

      1.1 Определение текущих  значений мощности

      Текущее значение мощности , кВт, определяют по формуле

      ,                        (1.1)

      где – максимальная мощность двигателя, кВт; – текущее значение частоты вращения коленчатого вала, об/мин; а, b, c – коэффициенты Лейдермана, зависящие от типа и конструкции двигателя.

      Значение  максимальной мощности , кВт, необходимо определять из выражения

      ,                                         (1.2)

      где – мощность двигателя по технической характеристике АТС, полученная на стенде при отсутствии части вспомогательного оборудования (вентилятора, компрессора, глушителя, генератора и т. д.), кВт; – коэффициент коррекции.

      Принимают = 0,85 ÷ 0,95 [3] (чем больше мощность двигателя, тем меньшее значение коэффициента необходимо принимать).

      Коэффициенты  Лейдермана а, b, c для двигателей без ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала (малофорсированные бензиновые двигатели) определяют по формулам

                                                        

      ;                                            (1.3) 
       
       
       
       

                                                         
       

      ;                                               (1.4) 

    ,                                               (1.5)

    где – запас крутящего момента, %.

    Запас крутящего момента  , %, определяют по формуле

    = ,                  (1.6)

      где  – коэффициент приспосабливаемости двигателя по моменту.

    Коэффициент приспосабливаемости двигателя по моменту , рассчитывают по формуле

    ,                                         (1.7)

    где – крутящий момент двигателя при максимальной мощности, Н×м.

    Крутящий  момент двигателя при максимальной мощности , Н×м, определяют по формуле

    .                                    (1.8)

           После определения  коэффициентов Лейдермана необходимо проверить полученные значения на соответствие условию

           a + b – c = 1.                                                  (*)

    Если  условие (*) выполняется, то коэффициенты рассчитаны правильно.

    = 55,5*0,9 = 49,9кВт

    =88,33 Н×м

    = (1,31-1)*100=31%

    = 1,2; 
     
     

    = 0,6;

    = 0,8

    1,2 + 0,6 – 0,8 = 1

    Условие (*) выполняется, коэффициенты рассчитаны правильно.

    Ne = 55,5*(1,2*0,7+0,6*0,49-3,343*0,8) = 47,7 кВт 

    1.2 Определение текущих  значений крутящего  момента

    Текущее значение крутящего момента Ме, Н·м, определяют по формуле

    Результаты  расчетов  по  формулам  (1.1),  (1.13)  сводят  в  таблицу 1.1. 

    Таблица 1.1 – Внешняя скоростная характеристика двигателя

    По  данным таблицы 1.1 строят внешнюю скоростную характеристику двигателя АТС (рисунок 1.1).

           Минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала для современных двигателей = 400 ÷ 1000 об/мин [3], поэтому при расчете и построении внешней скоростной характеристики двигателя заданного АТС = 0,1 > 400 об/мин.

           На рисунке 1.1 показывают следующие характерные точки:

  • максимальную эффективную мощность двигателя – 49,9 кВт и соответствующую ей частоту вращения коленчатого вала – 5400 об/мин;
  • максимальный крутящий момент двигателя – 115,8 и соответствующую ему частоту вращения коленчатого вала – 2160 об/мин;
  • минимальную устойчивую частоту вращения коленчатого вала – 500 об/мин.
 
 
 
 
 

      2 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ  ТЯГОВОЙ ДИАГРАММЫ  АТС 

             Тяговой характеристикой  АТС называется графическая зависимость  силы тяги на ведущих колесах от скорости движения. Если на этом же графике  нанести кривые сил сопротивления  движению, получим тяговую диаграмму.

      .                                       (2.1)

             Рассчитаем скорость движения АТС на 1-й ступени коробки  передач:

             Va1=0,105

             Аналогично рассчитываем скорости движения на всех передачах 

             2.2 Определение силы, затрачиваемой на  преодоление сопротивления  воздуха

             Силу, затрачиваемую  на преодоление сопротивления воздуха  , Н, рассчитывают по формуле

      ,                                             (2.2)

      где – фактор обтекаемости АТС, кг/м.

      Фактор  обтекаемости , кг/м, рассчитывают по формуле

      ,                                                (2.3)

      где – коэффициент обтекаемости, кг/м3 (Н×с2/м4); – площадь Миделя, м2.

      Коэффициент обтекаемости принимают согласно данным [2]:

    • легковые автомобили......................................................0,2 ÷ 0,35

      примем К = 0,2

      Площадь Миделя , м2, – лобовую площадь, равную площади проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси, для грузовых и легковых АТС соответственно приближенно можно определить по формуле:

      ,                                           (2.5) 
       

 

     

      где

      – коэффициент заполнения площади.

      Коэффициент заполнения площади 

      =0,8 [4].

      F = 0,8·1,365·1,440 = 1,57 м2

      W = 0,2·1,57 = 0,31 кг/м

      Pw = 0,31·1,12 = 0,375 Н

             2.3 Определение силы, затрачиваемой на  преодоление общего  дорожного сопротивления

             Силу, затрачиваемую  на преодоление общего дорожного  сопротивления 

      , Н, определяют по формуле

      ,                                           (2.6)

      где

      – коэффициент общего дорожного сопротивления;
      – ускорение свободного падения, м/с2.

      Для горизонтальной дороги коэффициент  общего дорожного сопротивления  может быть принят равным коэффициенту сопротивления качению 

      , который (для скоростей движения
      >15 м/с) определяют по формуле

      ,                                      (2.7)

      где

      – коэффициент сопротивления качению для скоростей движения
      <15 м/с.

      Коэффициент сопротивления качению для скоростей  движения

      <15 м/с [3]:

      для легковых АТС и автобусов  = 0,015;

      Ускорение свободного падения 

      = 9,81 м/с2 [2].

      Va = 1,1 м/с

      тогда

      = 0,015 
       
       
       
       
       

    PΨ = 1435·9,81·0,015 = 211,16 Н

    Аналогично  считаются все значения PΨ, Н при различных скоростях движения.

           2.4 Определение силы  тяги на к-й ступени коробки передач

           Силу тяги на к-й ступени коробки передач , Н, рассчитывают по формуле

    ,                                       (2.8)

    где – КПД трансмиссии.

    КПД механической трансмиссии принимают  в зависимости от типа АТС и  типа главной передачи [2]:

  • заднеприводные легковые АТС..........................................0,95

    РТк =

    Аналогично  считаются все значения PТк при различных значениях крутящих моментов Ме, Н·м.

    2.5 Построение тяговой  диаграммы

    Результаты  расчетов по формулам (2.1), (2.2), (2.6), (2.8) сводят в таблицу 2.1. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

 

    Таблица 2.1 – Тяговая диаграмма                                                                                                                                                      

       
Параметр ne, об/мин
540 1080 1620 2160 2700 3240 3780 4320 4860 5400 5940 6480
Va1 1,1 2,3 3,4 4,5 5,7 6,8 7,9 9 10,2 11,3 12,4 13,6
Pw1 0,4 1,6 3,6 6,3 9,9 14,3 19,4 25,4 32, 39,7 48,0 57,1
PΨ1 211,3 211,9 212,8 214 215,7 217,6 220 222,7 225,7 229,2 233 237,1
Pt1 5095,5 5242 5323,4 5339,7 5290,8 5176,9 4997,8 4753,6 4444,3 4069,9 3630,3 3125,7
Va2 1,9 3,7 5,6 7,4 9,3 11,1 13 14,8 16,7 18,5 20,4 22,2
Pw2 1,1 4,2 9,6 17 26,5 38,2 52 68 86 106,2 128,5 152,9
PΨ2 211,6 213,1 215,5 218,9 223,2 228,5 234,8 242, 250,2 259,4 269,5 280,6
Pt2 3113,9 3203,4 3253,2 3263,1 3233,3 3163,6 3054,2 2905 2716, 2487,1 2218,5 1910,1
Va3 2,8 5,7 8,5 11,4 14,2 17 19,9 22,7 25,6 28,4 31,2 34,1
Pw3 2,5 10 22,5 40 62,5 90,1 122,,6 160,1 202,7 250,2 302,7 360,3
PΨ3 212,3 215,7 221,4 229,3 239,6 252,1 266,8 283,9 303,2 324,8 348,8 374,8
Pt3 2028,8 2087,1 2119,5 2126 2106,5 2061,2 1989,9 1892,6 1769,5 1620,4 1445,4 1244,5
Va4 3,7 7,3 11 14,7 18,3 22 25,7 29,3 33 36,6 40,3 44
Pw4 4,2 16,7 37,5 66,6 104,1 149,9 204,0 266,5 337,2 416,3 503,8 599,5
PΨ4 213,1 218,7 228,2 241,4 258,4 279,2 303,8 332,2 364,3 400,2 439,9 483,4
Pt4 1572,7 1617,9 1643 1648 1633 1597,8 1542,5 1467,2 1371,7 1256,1 1120,5 964,7
 

    По  данным  таб

           На рисунке 2.1 показана максимальная сила тяги на низшей ступени коробки передач РТ max =5339,7 Н.  

    Точка пересечения кривой суммарной силы сопротивления движению с силой  тяги на высшей ступени коробки передач  определяет максимальную скорость движения. Va = 42 м/с 
     

 

                     

                       3 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ДИАГРАММЫ АТС 

             Динамической характеристикой  называется графическая зависимость  динамического фактора от скорости движения АТС. Если на этом же графике  нанести кривую коэффициента общего дорожного сопротивления, получим  динамическую диаграмму. 

      3.1 Определение динамического  фактора на к-й ступени коробки передач

      Динамический  фактор на к-й ступени коробки передач определяют по формуле

      .                                       (3.1)

      Дк =

      Аналогично  рассчитываются Дк на всех ступенях коробки передач. Данные для расчетов берутся из раздела 2 таблицы 2.1

      3.2 Построение динамической  диаграммы

      Результаты  расчета по формулам (3.1) сводят в  таблицу 3.1. В этой же  таблице  приводят несколько  значений  коэффициента  общего дорожного сопротивления, рассчитанного  по формуле (2.7).

      Таблица 3.1 – Динамическая диаграмма

       

      По  данным  таблицы 3.1  строят   динамическую  диаграмму АТС (рисунок 3.1).

       
       
       
       
       
       

      Точка пересечения  кривых коэффициента общего дорожного  сопротивления и динамического  фактора на высшей ступени коробки  передач определяет максимальную скорость движения. Va=41м/c