Курсовая работа: Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105
Название: Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 Раздел: Рефераты по транспорту Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Курсовая работа «Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 » ВведениеАвтомобильный транспорт играет значительную роль в развитии экономики нашей страны. Высокие темпы автомобилизации в последние десятилетия объясняются большей, в сравнении с другими транспортными средствами, эффективностью и возможностью автономной работы и мобильностью автомобиля. Поэтому парк автомобилей и объем перевозок грузов и пассажиров автомобильным транспортом растет быстрее, чем на других видах транспорта. Увеличение автомобильного парка приводит к повышению интенсивности движения, росту загруженности дорог автомобилями. Темпы роста производства автомобилей и автомобильного парка значительно превышают темпы роста сети автомобильных дорог. Наряду с положительной ролью, которую автомобильный транспорт играет в развитии экономики, существуют и негативные факторы, связанные с процессом автомобилизации, например, загрязнение окружающей среды, возникновение градостроительных проблем, связанных с обустройством городских улиц и дорог, выделением площадок для стоянок автотранспортных средств, дефицит нефтепродуктов и т.д. К числу наиболее отрицательных факторов, обусловленных автомобилизацией, относятся дорожно-транспортные происшествия, их последствия, характеризующиеся ранением и гибелью людей, материальным ущербом от повреждения транспортных средств, грузов, дорожных сооружений, выплатой пособий по инвалидности и временной нетрудоспособности. Автомобильный транспорт является наиболее опасным из всех видов транспорта, а материальный ущерб от дорожно-транспортных происшествий превышает 2% валового национального продукта. Решение проблемы повышения безопасности дорожного движения имеет большую социальную и экономическую значимость и является одной из кардинальных проблем автомобилизации. 1. Выбор исходных данныхДля расчетного определения основных оценочных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 используются численные значения параметров конструкции автомобиля, приводимые в справочной литературе. Конструктивные параметры автомобиля и его эксплуатационные свойства представлены в таблице 1. Таблица 1. Основные параметры автомобиля
2. Тягово-скоростные свойства2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя тяговый приемистость автомобиль выбег Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость мощности двигателя По формуле (1) находят значение крутящего момента
где Nemax – максимальная мощность двигателя, кВт; nN – частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин. Далее находят коэффициент приспособляемости по моменту:
где Memax – максимальный крутящий момент, Н∙м; MeN – величина крутящего момента при максимальной мощности, Н∙м. Коэффициент запаса крутящего момента:
Коэффициент приспособляемости по частоте определяется:
Так как двигатель дизельный и установлен на грузовом автомобиле, то он снабжен ограничителем максимальной частоты вращения коленчатого вала, следовательно коэффициенты «а », «b » и «с » нужно вычислять по формулам:
После определения коэффициентов a , b и c проводится их проверка по формуле (8): a + b– c=1; (8) 0488 + ×1,845 – ×1,333 = 1. По формуле (9), задавшись значением частоты вращения
По формуле (1а) находят величину крутящего момента
Далее вычисления проводятся для всех значений Рис. 1 Внешняя скоростная характеристика двигателя с ограничителем частоты вращения коленчатого вала: 1 – Ne =f(V); 2 – Me =f(V) 2.2 Потери мощности и КПД трансмиссии При оценке потерь в трансмиссии автомобиля определяют, через какие агрегаты и механизмы передается мощность от двигателя к ведущим колесам. После этого строят упрощенную схему трансмиссии (рис. 2).
Рис. 2 Упрощенная схема трансмиссии автомобиля КАМАЗ 43105: 1 – двигатель, 2 – главная передача переднего моста, 3 – сцепление, 4 – коробка передач, 5, 6, 7, 8 – карданные передачи, 9 – раздаточная коробка, 10 – главная передача заднего моста Из анализа схемы трансмиссии следует, что мощность от двигателя к ведущим колесам подводится через сцепление, коробку передач, карданную передачу, раздаточную коробку, главную передачу, дифференциал и полуоси. При этом возникают потери в зубчатых механизмах коробки передач, раздаточной коробки, главной передаче, а так же в шарнирах карданной передачи. В трехвальной коробке передач на 1, 2, 3 и 5 передачах мощность передается через две пары шестерен и Главная передача двойная, имеет одну коническую и одну цилиндрическую пару шестерен, потери в ней оценивают величиной В раздаточной коробке потери в трансмиссии определяются величиной В рассматриваемой трансмиссии общая величина потерь зависит от того, какая передача включена в коробке передач. Общий КПД трансмиссии при включении прямой передачи определяется выражением: При работе коробки на 1, 2, 3 и 5 передачах: При включении переднего моста: 2.3 Уравнения силового и мощностного балансовВсе параметры тягово-скоростных свойств можно определить с помощью уравнения силового баланса
где
Разность Удельное значение свободной силы тяги, равное отношению
При умножении всех членов уравнения (10) на выражение
где
С помощью уравнений силового и мощностного балансов можно находить все оценочные параметры тягово-скоростных свойств. Уравнения (10) и (12) являются дифференциальными уравнениями первого порядка с коэффициентами, нелинейно зависящими от скорости v и ее первой производной j . Так как отсутствуют точные выражения Ne = f ( n ), то и решение этих уравнений в общем виде затруднительно. Для выхода из этого положения были разработаны аналитические и графические методы решения уравнений силового и мощностного балансов. 2.4 Подготовка исходных данных для определения скоростных и тягово-динамических характеристик Для шины 1220х400–533 из источника [1] находят, что наружный диаметр колеса D=1200±10 мм, свободный радиус На дороге с твердым покрытием можно считать Кинематический радиус качения колеса находят по формуле (13):
Далее принимают следующие значения коэффициентов и параметров: – коэффициент коррекции – коэффициент, учитывающий влияние скорости движения, kf =6∙10-6 ; – коэффициент обтекаемости kв =0,6 Н∙с2 /м4 ; – лобовая площадь автомобиля где В – колея автомобиля, м; Нг – габаритная высота, м; – фактор обтекаемости – коэффициент сопротивления качению радиальной шины 1220х400–533 при небольшой скорости движения – продольный уклон дороги – коэффициент суммарного сопротивления дороги
– сила сопротивления дороги
Свободная сила тяги
а динамический фактор в по формуле (17)
где
2.5 Построение тяговой и динамической характеристик автомобиля Тяговой характеристикой автомобиля называется зависимость свободной силы тяги от скорости движения на различных передачах в заданных дорожных условиях. После включения в коробке передач первой передачи задаются значениями частоты вращения коленчатого вала двигателя
где
Затем определяют тяговую силу, используя значение момента
Находят силу сопротивления воздуха
Свободная сила тяги
Динамический фактор
Затем для значения Полученный массив данных позволяет построить зависимости Рис. 3. Тяговая характеристика автомобиля: 1н, 1 – 5 − Рис. 4. Динамическая характеристика автомобиля КАМАЗ 43105: 1н, 1–5 – зависимость D=f(v) соответственно на первой пониженной, первой-пятой передачах; 6 – зависимость ψ =f(v); 7-зависимость ψ=0,025; 8 – зависимость ψ=f(v) при уклоне 3% 3. Параметры приемистостиПод приемистостью автомобиля понимают его способность быстро увеличивать скорость движения. Оценочными показателями являются максимально возможное ускорение 3.1 Построение зависимости ускорения от скорости движения Если разделить обе части равенства (10) на силу тяжести
Величину ускоренияj можно найти из решения уравнения (18):
где:
где: δВР1 – коэффициент учета вращающихся масс трансмиссии автомобиля приведенные к маховику двигателя; δВР2 – коэффициент учета вращающихся масс приведенных к колесам; с учетом, что Расчеты производятся по формуле (19) для каждой передачи и приводятся в таблице П. 3. Далее строится зависимость Рис. 5. Зависимость ускорения от скорости движения автомобиля КАМАЗ 43105: 1–5-зависимость j=f(v) на соответствующих передачах. 3.2 Построение разгонной характеристики Более удобными и наглядными оценочными показателями приемистости являются время На выделенной передаче в интервале скоростей от v
н
до v
к
(см. рис. 5) кривую Тогда где Время прохождения выделенного участка:
Общее время
где n – число участков. Путь
где Путь
При переключении передач автомобиль движется в режиме выбега, его скорость уменьшается на величину Время, затрачиваемое на переключение передачи, Потеря скорости
а при переключении со 2-йна 3-ю передачу и для всех остальных по формуле:
где
Ртр0 =102 – сила трения в трансмиссии при скорости движения автомобиля, близкой к нулю, Н; Ктр =11 – коэффициент, учитывающий влияние скорости на силу трения, Н∙с/м; следовательно Пройденный в процессе переключения передач путь определяется по формуле
3.3 Моделирование процесса разгона Разгон начинают с места на первой передаче. Переключение передач с низшей на высшую производят при частоте вращения коленчатого вала двигателя, равной Процесс разгона автомобиля показан на рис. 6 и состоит из движения с ускорением от начальной В процессе выбега происходит разрыв потока мощности к ведущим колесам, уменьшается скорость движения автомобиля на величину После включения первой передачи в коробке передач разгон начинается при частоте вращения вала двигателя
Конечная скорость разгона на первой передаче
При переключении с первой передачи на вторую автомобиль начинает двигаться в режиме выбега и при этом считается, что конечная скорость разгона Конечная скорость выбега На второй передаче начальная скорость разгона Конечная скорость разгона на второй передаче
При переключении со второй на третью передачу автомобиль начинает двигаться в режиме выбега. Конечная скорость разгона Конечная скорость выбега автомобиля При переходе со второй на третью и далее на остальные высшие передачи все процедуры расчетов повторяются, как при определении параметров режима выбега на второй передаче. После определения значений Рис. 6. Моделирование процесса разгона автомобиля: 1–5 – Рис. 6. Разгонная характеристика автомобиля КАМАЗ 43105: 1 – tp =f(v) – зависимость пути разгона от скорости на 1–5 передачах; 2 – Sp =f(v) – зависимость пути разгона от скорости на 1–5 передачах 4. Измерители тягово-скоростных свойств4.1 Определение максимальной скорости Максимальная скорость движения автомобиля
где
При движении по заданной дороге значение
Из полученных результатов в качестве окончательного принимается наименьшее значение, т.е. 4.2 Использование тяговой характеристики автомобиля Тяговая характеристика (рис. 3) определяет тяговые возможности автомобиля на всех передачах и позволяет оценивать его тягово-скоростные свойства. После нанесения зависимости Vmax = 24,17 м/с = 87,012 км/ч. Для скорости При скорости Vi
на четвертой передаче величина Когда скорость движения постоянна, то ускорение j
и сила РИ
равны нулю. Тогда из формулы (10) следует, что
Так как величина f
а
уже учтена в силе сопротивления заданной дороги, то
Если
где
4.3 Использование динамической характеристики Если на график динамической характеристики нанести зависимость При скорости При движении с постоянной скоростью ускорение j
= 0 и из формулы (16) следует, что D изб = i . (32) i = 0,029 = 2,9% Из решения уравнения (18) находится ускорение j , соответствующее скорости движения vi :
где Для определения максимальной скорости движения на уклоне 3% на график динамической характеристики необходимо нанести зависимость 5. Определение предельного угла подъема автомобиля5.1 Преодоление подъемов Определение углов подъема по возможностям двигателя, трансмиссии и шин При определении максимально преодолеваемых подъемов считают, что автомобиль двигается равномерно и с небольшой скоростью. В этом случае силы
Разделив все члены этого уравнения на
αmax = 33,02° Предельные углы подъема по сцеплению ведущих колес с опорной поверхностью При преодолении подъема считают, что автомобиль двигается с небольшой и постоянной скоростью, коэффициенты сцепления ведущих колес с дорогой Для одиночного трехосного полноприводного автомобиля
αкрφ = 31,68. 5.2 Определение массы прицепа Вес прицепа
где Задаваясь скоростью V=50 км/ч.=13,8 м/с. По графику динамической характеристики автомобиля определим D: D=0,063–0,025=0,038 Вводим запас динамического фактора, равный 0,01, который рассматривается как резерв тяги на случай возможных колебаний сопротивления движению автомобиля, вызываемых появлением участков дороги с большим коэффициентом сопротивления, по сравнению с заданными его значениями по типу основной части дороги. С учетом запаса величина динамического фактора D' = в – 0,01. D'=0.038–0.01=0.028 Тогда максимально возможный общий вес прицепа Gп при движении автопоезда с равномерной скоростью Vопределяемый по формуле (36) равен:
После нахождения веса прицепа определяют его массу:
5.3 Определение предельного угла подъема автомобиля с прицепом Предельный угол подъема, преодолеваемый по сцеплению ведущих колес автопоездом, состоящим из полноприводного тягача и прицепа равен:
Угол подъёма заданного автомобиля с прицепом, масса которого равна 50% массы автомобиля равен: αмах =20,3°. 6. Определение пути выбега автомобиляПуть выбега определяется при движении автомобиля накатом на горизонтальном участке дороги с асфальтобетонным покрытием со скорости 50 км/ч до полной остановки. Длина пути выбега позволяет оценить совершенство конструкции и техническое состояние шасси автомобиля. При движении автомобиля накатом двигатель отсоединяется от трансмиссии, мощность к ведущим колесам не подводится и он движется с замедлением Уравнение силового баланса в режиме выбега:
где
Из решения уравнения (38) относительно замедления
где Выбег начинается со скорости 50 км/ч Рис. 8. График изменения замедления автомобиля при движении в режиме выбега Разбиваем интервал скоростей на 7 участков и находим длину выбега
где ΔSi – пути выбега на каждом участке, м
где V ср i – среднее значение скорости на участке, м/с
Δti – время выбега на участке, с
где jср – среднее значение замедления на участке. м/с2
Sв = 634.169 м Результаты вычислений по формулам (39) – (41) приведены в таблице П. 6. 7. Определение величины динамического подъемаДинамическим подъёмом называется прохождение подъёма с разгона. На ровном участке дроги происходит разгон автомобиля до максимально возможной скорости Расчетным методом можно определить величину динамически преодолеваемого подъема с помощью динамической характеристики (рис. 9). Для этого на график Рис. 9. Динамическая характеристика, соответствующая 5 повышенной передаче, выбранной для преодоления подъёма: 1 – ψ1 на горизонтальном участке дороги; 2 – ψ2 на подъёме 1,2Dmax Кривую динамического фактора (см. рис. 9) разбивают на 6 участков и для значений После этого строят зависимость Рис. 10. График замедления автомобиля при динамическом преодолении подъема Интервал скоростей от Результаты вычислений параметров динамического подъёма автомобиля представлены в таблице П. 7. 8. Сравнение расчетов с конкретными данными Результаты сравнения расчётных данных с конкретными значениями краткой технической характеристики представлены в таблице 2. Таблица 2.
Список литературы1. НИИАТ. Краткий автомобильный справочник / А.Н. Понизовкин, Ю.М. Власко, М.Б. Ляликов [и др.]. – М.: Транскомсалдинг, 1994. –779 с. 2. Яковлев, Н.А. Теория автомобиля: учебник для вузов / Н.А. Яковлев, Н.В. Диваков. – М.: Высш. шк., 2001. – 299 с. 3. Фалькевич, Б.С. Теория автомобиля: учебник для вузов / Б.С. Фалькевич. – М.: Машгиз, 2003. –239 с. |