Контрольная работа: Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Audi A8
Название: Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Audi A8 Раздел: Рефераты по транспорту Тип: контрольная работа |
Выбор исходных данных Задание. Сделать анализ тягово-скоростных свойств автомобиля,AUDI A 8 если коэффициент суммарного дорожного сопротивления y=0,02. Исходные данные для расчета: Вид автомобиля - легковой автомобиль Полная масса m, кг - 2200 Марка и тип двигателя - бензиновый, AMF. Максимальная мощность Ne max , кВт - 142 Частота вращения вала двигателя при максимальной мощности nN , об/мин - 6000 Наличие ограничителя частоты вращения вала двигателя - нет Передаточные числа: Коробки передач Uk 1 ………………..3,5 Uk2 ………………..1,94 Uk3 ………………..1,3 Uk4 ………………..0,943 Uk5 ………………..0,789 Uk зх ……………….3,444 Раздаточной коробки uрв ,…………………….нет Главной передачи u0 …………………………..3,875 Шины………………………………………..225\55R17 Статический радиус колес rст , м……………0,317 Габаритные размеры: Ширина Вг , м…………………………………..1,88 Высота Нг , м…………………………………...1,42 КПД трансмиссии h……………………………0,9 Коэффициент сопротивления воздуха K, Hc2 /м4 …0,2 Реальные значения основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчетами: Максимальный крутящий момент двигателя Memax , Нм……………...280 Частота вращения вала двигателя при максимальном крутящем моменте nM , об/мин…...3200 Максимальная скорость Vmax , км/ч Время разгона до 100 км/ч, с Построение внешней скоростной характеристики двигателя Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу, позволяющую по известным координатам одной точки скоростной характеристики воспроизвести всю кривую мощности:
где Ne , кВт – текущее значение мощности двигателя, соответствующее частоте вращения вала двигателя n, об/мин; Nemax ,кВт – максимальная мощность двигателя при частоте вращения nN , об/мин; А1 , А2 – эмпирические коэффициенты характеризующие тип двигателя внутреннего сгорания. Для бензинового А1 =1,0; А2 =1,0.
nmin – минимальная частота вращения коленчатого вала.
Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя По результатам расчетов строим график внешней скоростной характеристики (рис. 1). Рис. 1 Построение графиков силового баланса При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значение составляющих уравнения силового баланса. Pk - Py - Pw – Pj = 0. Тяговое усилие на ведущих колесах определяют из выражения, Н:
где rд – динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимают равным rст = 0,317 м. Вторую составляющую силового баланса – силу суммарного дорожного сопротивления – определяют по формуле, Н: Py = yG(5) Где G = gm – полный вес автомобиля; G = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения. G = 9,81 × 2200 = 21582Н ; Py = 0,02 ×21582 = 431,64Н ; Силы сопротивления воздуха:
где F – лобовая площадь, м2 ; V – скорость автомобиля, км/ч. F = a×Bг ×Hг (7) Где a - коэффициент заполнения площади, для грузовика находится в пределах 0,78…0,8, принимаем a = 0,8, тогда F = 0,8 × 1,88× 1,42=2,13 м2 Силу сопротивления разгону, H:
где в - коэффициент учитывающий влияние инерции вращающихся масс; j – ускорение автомобиля в поступательном движении, м/с2 . При построении и анализе графиков силового баланса величина Pj не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия Pk и суммы сопротивлений движению (Py +PW ) График силового баланса и все последующие графики будем строить в функции скорости автомобиля V, км/ч, которая связана с частотой вращения вала двигателя n зависимостью
где rk – радиус качения колеса, равный при отсутствии проскальзывания статическому радиусу rст . Для силы сопротивления воздуха
Динамический фактор автомобиля в определяется для различных передач и скоростейдвижения по формуле.
Результаты расчетов силового баланса и динамической характеристики автомобиля AUDIA8 (рис. 3, 4). Рис. 2 Рис. 3 Оценка показателей разгона автомобиля Ускорение j для разных передач и скоростей определяют по значениям в из таблицы 2, используя формулу где в = 1,04 + 0,04 ×uki 2 ×uPB 2 предварительно рассчитывается для каждой передачи d1 =1,04+0,04×uk1 2 =1,04+0,04×3.52 =1,53; d2 =1,04+0,04×uk2 2 =1,04+0,04×1,942 =1,19; d3 =1,04+0,04×uk3 2 =1,04+0,04×1,32 =1,1; d4 =1,04+0,04×uk4 2 =1,04+0,04×0,942 =1,07; d5 =1,04+0,04×uk5 2 =1,04+0,04×0,7892 =1,06; Расчетные данные для построения графиков ускорений сводят в таблице 3, где приводятся значения величин, обратных ускорениям 1/j, которые будут использованы при определении времени разгона АТС. По данным таблицы 3 строят графики ускорений (рисунок 4) и величин, обратных ускорениям (рисунок 5). Результаты расчетов ускорений и величин, обратных ускорениям Время разгона получают как интеграл функции
графическим интегрированием функции 1/j = f(V), используя график величин, обратных ускорениям. Для этого площадь над кривыми разбивают на произвольное число участков. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе время разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге. Например, время разгона автомобиля на и-м участке от скорости Vи до Vи+1 Подсчитав площади участков Ft и и нарастающую сумму площадей, по формуле (14) вычисляем время разгона t. Расчеты сводим в таблице 4 и строим график времени разгона (рисунок 6). Путь разгона определяют по аналогии графическим интегрированием функции t = f(V), т.е. подсчетом соответствующих площадей графика времени разгона, поскольку
Методика расчета и построения аналогична предшествующей. Для этого площадь над кривойt=f(V) в интервале от Vmin до Vmax разбивают на произвольное число участков (5 или 6). Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе путь разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге. Например, путь разгона автомобиля Sи (м) на и-м участке от скорости Vи до Vи+1 Sи =mv mt Fs и (16) Fs и – площадь и-го участка на графике , мм2 . Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей, по формуле (16) вычисляют путь разгона S, сводят расчеты в таблице 5 и строят график пути разгона. двигатель автомобиль тяговый скоростной Рис. 4 Рис. 5 Рис. 6 График мощностного баланса автомобиля Уравнение баланса мощности могут быть выражены через мощность двигателя Ne : Ne – Nr - Ny - Nw – Nj = 0(17) Или через мощность на колесах Nk : Nk - Ny - Nw – Nj = 0(18) Где Nr – мощность, теряемая в трансмиссии; Ny , Nw – мощность, расходуемая на преодоление соответственно суммарных дорожных сопротивлений и сопротивление воздуха; Nj – мощность, используемая для разгона. Вначале вычислим мощность на ведущих колесах Nk . Эту величину определяют через мощность Ne (см. табл. 1), рассчитываемую на коленчатом валу двигателя, с учетом потерь в трансмиссии Nk =Ne ·h(19) Значение мощностей Ny и Nw – рассчитывают с использованием величин Py и Pw , взятых из табл. 2 для высшей передачи с целью обеспечения всего диапазона скоростей движения автомобиля:
Полученные значения величин Ny и Nw суммируют. Данные расчетов сводим в таблице 6, и по ним строят график мощностного баланса автомобиля (рис. 7). Мощности Nr и Nj определяются на графике как разности Nr = Ne – Nk ; Nj = Nk – (Ny - Nw ). Рис. 7 Анализ тягово-скоростных свойств автомобиля Из внешней скоростной характеристики двигателя определим значения максимального крутящего момента Memax , частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте nм и момент при максимальной мощности MN . Полученные значения Memax и nм сравнением с реальными данными. По значениям Memax и MN можно вычислить коэффициент приспосабливаемости двигателя.
Для двигателя автомобиля AUDIA8 значение Memax =280 Н.м. Nм =3200 об/мин; При y = 0,02 максимальная скорость автомобиля без ограничителя частоты вращения составляет 237 км/ч. По динамической характеристике автомобиля для каждой передачи определим максимальное сопротивление ymax , которое может преодолеть автомобиль, критическую скорость Vкр и максимально преодолеваемый продольный угол дороги imaxi при коэффициенте сопротивления качению f = 0,10 (грунтовая дорога после дождя). Максимальный преодолеваемый дорожный уклон дороги: imaxi = ymaxi – f (23) Для автомобиляAUDIA8 перечисленные параметры составляют: Vmax =237 км/ч.; ymax1 =Dmax1 =0,49; ymax2 =Dmax2 =0,27; ymax3 =Dmax3 =0,18; ymax4 =Dmax4 =0,12; ymax5 =Dmax5 =0,1; Imax1 =0, 49– 0,10 = 0.39 = 39%Imax5 = 0,1– 0,10 = 0 = 0%; Imax2 =– 0, 27 - 0.10 = 0.17 = 17%; Imax 3 = 0, 18 – 0,10 = 0,08 = 8%; Imax 4 = 0, 12– 0,10 = 0.02 = 2%; По графику ускорений определяются максимальное ускорение jmax для каждой передачи и оптимальные скорости перехода с одной передачи на другую на данной дороге. С помощью графиков времени и пути разгона для принятого дорожного сопротивления определяют соответственно время и путь разгона автомобиля до скорости 100 км/ч. В данной работе эти параметры составляют: Jmax 1 = 3.05 м/с2 ; Jmax 1 = 2.08 м/с2 ; Jmax 1 = 1,4м/с2 ; Jmax 1 = 0,95 м/с2 ; Jmax 1 = 0,75 м/с2 ; Vпер1-2 = 58км/ч; Vпер 2 - 3 = 104 км/ч; Vпер3-4 = 156 км/ч; Vпер4-5 = 216 км/ч; Вывод В данной работе мы провели анализ тягово-скоростных свойств автомобиляAUDI A 8 для дороги с коэффициентом суммарного дорожного сопротивления y = 0,02. Были построены графики внешней скоростной характеристики, силового баланса, ускорений, мощностного баланса, а также графики времени и пути разгона автомобиля. Основные полученные данные расчета: Vmax =237 км/ч; T100 = 13 с S100 =183 м |