Подвижной состав Автомобильного транспорта

Jk(n) = 9.81 ѕѕѕѕѕѕ ,

Yk

Iш + Iдв * Uкп² * Uo² * hтр

где Yk = 1 + ѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕѕ , коэф. учета

Ga * Rk² вращающихся масс

Iш и Iдв - моменты инерции двигателей автомобилей и шин.

Для автомобиля РАФ-2203: Iдв=0,34 кг*м²; Iш=4,8 кг*м²

Расчет ускорений выполняется для всех передач и для всего диапазона скоростей. Результаты расчетов занесены в таблицу №8 и отображены на графике.

Таблица №8

Результаты расчета ускорений автомобиля.

Передача	Значения при оборотах ne, об/мин
	n	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
Первая Y1=1.195	V, км/ч	6,6	13,2	19,8	26,5	33,1	39,7	46,3	52,9
	f(V)	0,0180	0,01801	0,01803	0,01805	0,01808	0,01811	0,01815	0,01819
	Dk(n)	0,234	0,251	0,257	0,254	0,240	0,216	0,181	0,13
	Jk(n)	1,777	1,916	1,969	1,936	1,825	1,627	1,342	0,978
Вторая Y2=1.089	V, км/ч	10,2	20,5	30,7	40,9	51,2	61,5	71,7	81,9
	f(V)	0,01801	0,01803	0,01806	0,01812	0,01819	0,01826	0,01836	0,01848
	Dk(n)	0,151	0,161	0,164	0,161	0,150	0,132	0,108	0,076
	Jk(n)	1,197	1,287	1,314	1,286	1,187	1,024	0,807	0,518
Третья Y3=1.045	V, км/ч	15,9	31,9	47,9	63,8	79,8	95,8	111,8	127,7
	f(V)	0,01802	0,01807	0,01816	0,01829	0,01845	0,01865	0,01888	0,0191
	Dk(n)	0,096	0,102	0,101	0,096	0,085	0,068	0,046	0,019
	Jk(n)	0,732	0,788	0,777	0,729	0,624	0,463	0,254	0
Четвертая Y4=1.029	V, км/ч	23,2	46,3	69,5	92,6	115,7	138,9	162,1	185,2
	f(V)	0,01804	0,01815	0,01834	0,0186	0,0189	0,0189	0,0198	0,0204
	Dk(n)	0,065	0,066	0,062	0,052	0,036	0,015	-0,016	-0,042
	Jk(n)	0,447	0,456	0,416	0,318	0,162	-0,041	-0,342	-0,595

Рисунок №5

Вpемя разгона автомобиля на k-й передаче находится по формуле:

tpk = tk + tпk ,

где tk – время движения на передаче, с; tпk – время переключения передачи,с; tпk=0,5.

Время движения с ускорение на k-ой передаче tk, можно найти по формуле:

,

гдеVн и Vк – скорости начала и конца разгона на передаче.

Приближенно время разгона можно найти суммированием элементарных временных интервалов, на которых можно полагать ускорение постоянным. Эти временные интервалы dtj (с) будут равны отношению приращения скоростей движения dVj (м/с) к средним за интервал ускорениям Jcpj (м/с2)

n n dVj n 2*(Vj – Vj-1)

tk = S dtj = S ѕѕ = S ѕѕѕѕѕѕ ,

j=1 j=1 Jcpj j=1 Jj + Jj-1

где Jcpj = 0.5*(Jj + Jj-1), J0 = 0.

Пpи расчете следует учитывать снижение скорости движения автомобиля при переключении передач на величину

dVп = 9.81 * tпk * f(V).

Поэтому начальная скорость движения после переключения передачи будет определяться по формуле

Vн = Vk – dVп.

Путь разгона автомобиля на k-й передаче находится по формуле:

Spk = Sk + Sпk ,

где Sk – путь движения на передаче, м;

Sпk – путь, проходимый автомо­билем при переключении передачи, м.

Путь разгона можно вычислить путем интегрирования ускорения

или приближенно, суммированием элементарных приращений пути dSj :

n n n (Vj + Vj-1)

Sk = S dSj = S Vcp dtj = S ѕѕѕѕѕ dtj .

j=1 j=1 j=1 2

Путь, пройденный автомобилем за время переключения передачи, определяется по формуле

Sпk= 0.5 * tпk * [Vk + (Vk – dVп)]

или с учетом выражения:

Sпk = [Vk – 0.5 * 9.81 * tпk * f(V)] * tпk ,

где Vk – конечная скорость на передаче

Результаты расчетов представленны в таблицах 9 и 10.

По результатам расчета строятся графики времени и пути разгона в зависимости от скорости автомобиля.

Таблица №9

Интервал скоростей и характеристики переключения передач.

Передача	Скорость, м/с	tnk, c	dVn,м/c	Snk, м	f(Vk)
	Vн	Vk
Первая	1,83	9,19	0,5	0,088	4,57	0,0181
Вторая	9,1	19,92	0,5	0,09	9,94	0,0183
Третья	19,83	31,04	0,5	0,093	15,5	0,0189
Четвертая	30,95	38	0,5	-	-	-

Таблица №10

Расчет времени и пути разгона автомобил на передачах.

Передача	Скорость, км/ч (м/с)	Ускорение, м/с2	Jср. м/с2	dt, c	t, c	Vcp., км/ч (м/с)	dS, м	S, м
	Vj-1	Vj	Jj-1	Jj
Первая	6,6(1,8)	13,2(3,7)	1,78	1,91	1,85	1,03	1,03	9,9(2,8)	2,9	2,9
	13,2(3,7)	19,8(5,5)	1,91	1,97	1,94	0,93	1,96	16,5(4,6)	4,3	7,2
	19,8(5,5)	26,5(7,4)	1,97	1,94	1,95	0,97	2,93	23,2(6,5)	6,3	13,5
	26,5(7,4)	33,1(9,2)	1,94	1,83	1,89	0,95	3,88	29,8(8,3)	7,9	21,4
Вторая	32,8(9,1)	41(11,4)	1,31	1,29	1,3	1,77	5,65	36,9(10,3)	18,1	39,5
	41(11,4)	51,2(14,2)	1,29	1,19	1,24	2,26	7,91	46,1(12,8)	28,9	68,4
	51,2(14,2)	61,5(17,1)	1,19	1,03	1,11	3,22	11,13	56,4(15,7)	50,6	119

61,5(17,1)

71,7(19,9)

1,03

0,81

0,92

3,04

14,17

66,6(18,5)

56,2

175,2

Третья	71,4(19,8)	79,8(22,2)	0,69	0,62	0,65	3,7	17,87	75,6(21)	77,7	252,9
	79,8(22,2)	95,8(26,6)	0,62	0,46	0,54	8,15	26,02	87,8(24,4)	198,9	451,8
	95,8(26,6)	104,4(29)	0,46	0,35	0,4	6	32,02	101,1(27,8)	166,8	618,6

104,4(29)

111,8(31)

0,35

0,25

0,3

6,67

38,69

108,1(30)

200

818,6

Четвертая	111,4(31)	115,7(32)	0,2	0,16	0,18	6,67	45,36	113,6(31,5)	210	1028,6
	115,7(32)	127,8(36)	0,16	0,08	0,12	28,4	73,69	121,8(33,8)	958,2	1986,8
	127,8(36)	136,8(38)	0,08	0	0,04	62,5	136,2	132,3(36,8)	2300	4286,8

Рисунок №6

Время и путь разгона автомобиля.

Теоретический тормозной путь подсчитывается по формуле:

Sт=Vт²/(2*9.81*φ),

Где Vт – скорость начала торможения м/с;

φ – коэффициент сцепления.

Остановочный путь определяется с учетом квалификации водителя, типа и состояния тормозной системы в эксплуатации и вычесляется по формуле:

So=Sт*Kэ+(tp+tт)*Vт,

где tp – время реакции водителя, tp=1,2c;

tт – время запаздывания срабатывания тормозной системы, tт=0,2с;

Кэ – коэффициент, учитывающий эксплуатационное состояние тормозов, Кэ=1,5с.

Расчет тормозного и остановочного путей производится для всего возможного диапазона скоростей движения микроавтобуса РАФ-2203 по горизонтальной дороге с коэффициентом сцепления φ=0,6. Результаты вычислений представленны в таблице №11 и на графике.

Таблица №11

Результаты расчета тормозного и остановочного пути.

Скорость Vт, м/с	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Путь Sт, м	2,12	8,49	19,11	33,98	53,09	76,45	104,06	135,92	172,02	212,37
Тупь Sо, м	10,18	26,74	49,67	78,97	114,64	156,68	205,09	259,88	321,03	388,56

Рисунок №7

Максимальное замедление автобуса и тормозные моменты на колесах в значительной степени определяются состоянием дороги.

Реакции между колесами и дорогой вычисляются по формулам:

Z1=9,81*(G1+(Ga* φ*Hg)/La),

Z2=9,81*(G2-(Ga* φ*Hg)/La),

где Z1 и Z2 – реакции между дорогой и, соответственно, передними и задними колесами, H;

G1 и G2 – масса автомобиля приходящаяся на передние и задние колеса, соответственно, Н;

Hg – вертикальная координата (высота) центра тяжести автомобиля, м, Hg=0,75;

La – база автомобиля, м.

Тормозные моменты на колесах вычисляются по формулам:

Мт1=Z1* φ*Rk;

Мт2=Z2* φ*Rk,

Где Rk – радус качения колеса, м.

Результаты расчетов представленны в таблице №12.

Максимальное замедлени находится по формуле:

Jmax=9,81*φ;

Jmax=9,81*0,6=5,89 м/с².

Таблица №12

Тормозные моменты на колесах автомобиля.

Коэффициент сцепления φ	0,1	0,3	0,5	0,7	0,9
Реакции, Н	Z1	13269	14790	16313	17835	19357
	Z2	13316	11794	10272	8750	7228
Тормозные моменты, Н*м	Мт1	452	1512	2781	4257	5940
	Мт2	454	1207	1751	2089	2218

Рисунок №8

Для проверки правильности расчетов вычисляется значение φ, соответствующее точке пересечения зависимостей Z1(φ) и Z2(φ). Это значение должно совпадать с вычисленным по формуле:

φ =(a-b)/(2*Hg),

где a и b – горизонтальные координаты центра тяжести автомобиля, вычисляемые по формулам:

a=La*G2/Ga; b=La*G1/Ga.

La=a+b

Проверка:

а=2,62*1436/2710=1,39; b=2,62*1275/2710=1,23

La=2,62

φ =(1,39-1,23)/(2*0,75)=0,16/1,5=0,11

Расчеты выполненыверно, т.к.вычесленное значение φ=0,11 совпадает с графическим значение φ.

6. Мощностной баланс и путевой расход топлива.

Под мощностным балансом понимается распределение мощности двигателя по видам сопротивлений движению автомобиля с учетом потерь на трение. Исхлдными для расчета являются зависимости эффективной мощности Ne(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n) от частоты вращения коленчатого вала n и результаты тягового расчета.

Вычисление мощностных характеристик производится по следующим формулам:

1. Мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля:

Nk(n)=Ne(n)*ηтр,

где ηтр – КПД трансмиссии.

2. Потери мощности в трансмиссии на трение

Nт(n)=Ne(n)*(1- ηтр).

3. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления:

- воздуха Nw(n)=V(n)*Pw(n)/3600,

- качению Nf(n)=V(n)*Pf(n)/3600.

4. Запас мощности

Nз(n)=Nk(n)-Nw(n).

5. Мощность двигателя, необходимая дл равномерного движения автомобиля по горизонтальной дороге

Nрд(n)=(Nf(n)+Nw(n))/ ηтр

6. Путевой расход топлива

Q100(n)=(Kn(n)*ge(n)*Nрд(n))/(10*V(n)*Ro)

где Kn(n) – коэффициент, используемый для корректирования путевого расхода топлива в зависимости от нагрузки двигателя.

Kn(n)=2,054-1,724*(Nрд(n)/Ne(n))-0,774*(Nрд(n)/Ne(n))²+1,443*(Nрд(n)/Ne(n))³

Ro=0,725 г/см³ – плотность бензина

V(n) – скорость автомобиля, км/ч.

Таблица №13

Расчет мощностных и топливных характеристик.

Передача	Парам.	Размерн.	Значение
	n	Об/мин	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600
	Ne	кВт	12,69	27,24	42,02	55,41	65,77	71,48	70,91	62,43
	ge	г/кВт*ч	342,33	310,96	292,05	285,60	291,61	310,07	340,99	384,38
	Nk	кВт	11,42	24,51	37,82	49,87	59,19	64,33	63,82	56,18
	Nт	кВт	1,268	2,723	4,202	5,540	6,577	7,148	7,091	6,243
Первая	V	км/ч	6,61	13,22	19,84	26,45	33,07	39,68	46,31	52,91
	Nw	кВт	0,0052	0,0417	0,1409	0,3342	0,6527	1,1279	1,7911	2,6736
	Nf	кВт	0,8806	1,773	2,6891	3,6406	4,6393	5,6972	6,8259	8,033
	Nрд	кВт	0,9842	2,0164	3,1445	4,4164	5,8801	7,5835	9,5745	11,901
	Nз	кВт	11,414	24,472	37,681	49,532	58,54	63,20	62,02	53,51
	Kn	-	1,923	1,922	1,921	1,912	1,894	1,864	1,810	1,707
	Q100	л/100км	6,733	6,265	6,117	6,301	6,853	7,832	9,321	11,427
Вторая	V	км/ч	10,24	20,48	30,73	40,97	51,22	61,46	71,70	81,95
	Nw	кВт	0,0193	0,1551	0,5236	1,2413	2,424	4,189	6,652	9,93
	Nf	кВт	1,3681	2,78	4,2797	5,9110	7,717	9,744	12,033	14,63
	Nрд	кВт	1,5416	3,2613	5,337	7,947	11,269	15,481	20,762	27,289
	Nз	кВт	11,40	24,36	37,29	48,62	56,768	60,142	57,166	46,256
	Kn	-	1,8357	1,8389	1,8255	1,7950	1,7431	1,6589	1,5191	1,273
	Q100	л/100км	6,480	6,226	6,38	6,367	8,07	9,82	12,42	16,10
Третья	V	км/ч	15,96	31,93	47,9	63,86	79,83	95,8	111,76	127,73
	Nw	кВт	0,073	0,587	1,982	4,7	9,180	15,863	25,193	37,601
	Nf	кВт	2,148	4,463	7,11	10,256	14,065	18,706	24,343	31,143
	Nрд	кВт	2,468	5,612	10,103	16,617	25,828	38,41	55,037	76,383
	Nз	кВт	11,346	23,927	35,835	45,166	50,013	48,469	38,628	18,585
	Kn	-	1,6998	1,6785	1,6147	1,5062	1,3449	1,128	0,9243	1,4289
	Q100	л/100км	6,845	7,067	7,966	9,609	12,2	16,076	21,714	29,724
Четвертая	V	км/ч	23,15	46,3	69,45	92,61	115,75	138,91	162,06	185,21
	Nw	кВт	0,223	1,791	6,045	14,329	27,986	48,36	76,749	114,63
	Nf	кВт	3,159	6,825	11,505	17,703	25,928	36,685	50,480	67,822
	Nрд	кВт	3,759	9,574	19,5	35,591	59,905	94,495	141,417	202,27
	Nз	кВт	11,196	22,723	31,773	35,537	31,206	15,971	-12,975	-58,44
	Kn	-	1,512	1,415	1,231	1,009	0,931	1,756	6,983	37,704
	Q100	л/100км	7,31	8,455	10,782	14,434	19,844	27,737	39,128	55,325

По результатам расчетов мощностей и путевого расхода топлива, выполненых для всех передач, строится график мощностного баланса и график экономической характеристики автомобиля.

Определение значений Nk(n), Nт(n), Nw(n), Nf(n), Nз(n), Nрд(n), Q100(n) на первой передаче при частоте вращения каленчатого вала n=1400 об/мин:

Nk(n)=27.2*0.9=24.5 кВт

Nт(n)=27,2*(1-0,9)=2,72 кВт

Nw(n)=13,2*11,4/3600=0,0418 кВт

Nf(n)=13,2*482,8/3600=1,77 кВт

Nз(n)=24,5-0,0418=24,47 кВт

Nрд(n)=(1,77+0,0418)/0,9=2,02 кВт

Kn(n)=2,054-1,724*(2,02/27,2)-0,744(2,02/27,2)²+1,443*(2,02/27,0)³=1,92

Q100(n)=(1,92*310,9*2,02)/(10*13,2*0,725)=6,27 л/100км

Рисунок №9

Рисунок №10

С помощью мощностного баланса можно получить показатели динамичности микроавтобуса. Запас мощности можетбыть использован для преодоления повышенного сопротивления дорогиили разгона автомобиля. При полном полном открытии дроссельной заслонки карбюратора, максимальную скорость микроавтобус РАФ-2203 развивает, когда мощность, подводимая к ведущим колесам, равна мощности, затрачиваемой на преодоление сил сопротивления. При движении автомобиля по той же дороге, но с меньшей скоростью, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку. В этом случае изменится величина мощности Nw, Nf и Nз. Знание показателя скорости движения дает возможность более точно спланировать перевозки пассажиров.

Топливная экономичность позволяет оценить расход топлива при движении.

7. Расчет характеристик движения на заданном маршруте.

Необходимо определить среднюю скорость, время движения и расход топлива при прохождении автомобилем заданного маршрута длинной 20 км.

Результаты вычислений и характеристики маршрута, включая состояние дорожного покрытия и длинну участков, приведены в таблице.

Суммарное дорожное сопротивление на участках вычисляется по формуле:

Ψ=fo+α,

где fo – коэффициент сопротивления качению, α - уклон дороги.

Время движения на маршруте определяется по формуле:

;

где Si – длинна i-го участка маршрута;

Vi – расчетная скорость на i-ом участке, км/ч

Ei=1 – поправочный транспортный коэффициент

n – количество участков.

Средняя скорость на маршруте вычисляется по формуле:

Vcp=Sm/Tcp,

где Sm – общая протяженность маршрута.

Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута, определяется по формуле:

,

где Qi – путевой расход топлива на i-том участке.

Средний путево расход топлива на маршруте вычисляется по формуле:

Qcp=100Qm/Sm

Таблица №14

Расчет характеристик движения на маршруте.

Длинна участка Si, км	Тип покрытия	Препятствия	fo	Уклон α	Ограничение скорости	передача	Vi, км/ч	Qi, л/100 км
		Насел. пункт	подъем
2,0	В	-	-	0,03	0,04	110	IV	44	8,2
0,5	А	+	-	0,018	0,02	40	II	40	7,1
1,0	А	-	+	0,018	0,02	110	IV	110	18
1,5	Б	-	-	0,022	0,03	110	IV	91	14,2
0,5	А	+	-	0,018	0,02	30	I	30	6,3
2,5	А	-	-	0,018	0,02	110	IV	110	18
2,0	В	-	+	0,03	0,04	110	IV	44	8,2
5,0	В	-	-	0,03	0,04	110	IV	44	8,2
4,0	Б	-	-	0,022	0,03	110	IV	91	14,2
1,0	Б	+	-	0,022	0,03	30	I	30	6,3
20 км		10,9

Типы дорожного покрытия:

А – асфальтобетон в отличном состоянии;

Б – асфальтобетон в удовлетворительном состоянии;

В – булыжное в хорошем состоянии.

Время движения на маршруте:

Тср=2/(44*1)+0,5/40*1+1/110*1+1,5/91*1+0,5/30*1+2,5/110*1+2/44*1+5/44*1+4/91*1+1/30*1=0,359 ч ≈ 22мин

Средняя скорость на маршруте:

Vcp=20км/0,359ч=55,71 км/ч

Количество топлива, необходимое для прохождения маршрута:

Qm=0,01*(2*8,2+0,5*7,1+1*18+1,5*14,2+0,5*6,3+2,5*18+2*8,2+5*8,2+4*14,2+1*6,3)=1,91л

Средний расход топлива на маршруте:

Qcp=100*1,91/20=9,55 л

Заключение.

Силовой, мощностной балансы автомобиля и динамическая характеристика автомобиля позволяют оценить его динамичность, такой важный эксплуатационный показатель, как скорость движения автомобиля при заданных дорожных условиях. Поэтому курсовая работа ставит своей задачей расчет тяговых, динамических и мощностных характеристик автомобиля.

Расчетные значения всех характеристик сравниваются со значениями, полученными при стендовых испытаниях. В бошенстве случаев они не совпадают. Это объясняется погрешностью округления полученных значений, а так же неточностью формул, по которым расчитывались характеристики. Так же двигатель в процесса эксплуатации изнашивается и часть мощности расходуется на питание приборов или теряется при неустановившихся режимах работы двигателя.

Список использованной литературы.

1. «Краткий автомобильный справочник.»/ НИИАТ.М:Транспорт,1985.-224с

2. «Подвижной состав автомобильного транспорта: методические указания к курсовому проекту. Специальность 060813 – Экономика у управление на предприятии транспорта.»/Сост.: Е. И. Зайцев, Р. А. Марышев, Т. Г. Шульженко; СПбГИЭА.-СПб, 1999.-36с.

3. К.С. Фучатжи. «Автомобиль РАФ-2203 и его модификации. Руководство по ремонту. Каталог деталей»/ Арго-книга.М:Ассоциация независимых издателей,1998.-420с.