Расчет внешних скоростных характеристик двигателя внутреннего сгорания

Страница 6

6. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНИХ

СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ

6.1. Мощность двигателя вычисляется по формуле Лейдермана:

Nex= Ne max * [ A *nex /nN + B * (nex /nN)2 - C * (nex /nN)3],

где А=В=С=1 — коэффициенты для карбюраторного двигателя;

Ne max — максимальная мощность двигателя ( Ne max = 55,2 кВт ) ;

nex — некоторые выбранные значения частоты вращения коленчатого вала двигателя в минуту (для точности вычислений разобьём максимальное значение на интервалы по 800 об/мин ) ;

nN – максимальное значение частоты вращения коленчатого вала двигателя ( nN =4000 об/мин ) .

Произведём вычисления мощности двигателя при выбранных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя в минуту.

Ne1= 55,2 * [ 1* 800/4000 + 1* ( 800/4000 )2 - 1* ( 800/4000 )3 ] = 12,8 кВт

Neх= 55,2 * [ 1* 4000/4000 + 1* ( 4000/4000 )2 - 1* ( 4000/4000 )3 ] = 55,2 кВт

6.2. Крутящий момент двигателя рассчитаем по формуле:

Mex = 9550* Neх/ nex ,

где Neх – значения мощности;

nex — некоторые выбранные значения частоты вращения коленчатого вала двигателя в минуту.

Mex = 9550 * 12,8 / 800 = 152,9 Н*м

Mex = 9550* 55,2 / 4000 = 131,79 Н*м

6.3. Удельный эффективный расход топлива для выбранных значений частоты вращения коленчатого вала двигателя вычислим по формуле:

qex = qeN * [1,55 - 1,55 * nex /nN + (nex /nN)2 ] г/кВт*ч ,

где q еN — максимальный удельный эффективный расход топлива;

nex — некоторые выбранные значения частоты вращения коленчатого вала двигателя в минуту;

nN – максимальное значение частоты вращения коленчатого вала двигателя .

qe1 = 230 * [1,55 - 1,55 * 800 / 4000 + (800 /4000)2 ] = 294,4 (г/кВт*ч)

qex = 230 * [1,55 - 1,55 * 4000 / 4000 + (4000 /4000)2 ] = 230 (г/кВт*ч)

Результаты всех вычислений занесем в таблицу.

ТАБЛИЦА 3. Результаты внешних скоростных характеристик: мощности, крутящего момента, удельного эффективного расхода топлива.

Пара-метры
Единицы измерения
n1=800
об/мин
n2=1600
об/мин
n3=2400
об/мин
n4=3200
об/мин
nN=4000
об/мин
N ex
кВт
12,8
27,4
41,1
51,2
55,2
M ex
Н * м
152,9
163,5
163,5
152,8
131,8
q ex
г/ кВт * ч
294,4
250,7
225,4
218,5
230
По данным таблицы строим графики функциональной зависимости мощности двигателя, крутящего момента и удельного эффективного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя на рисунке 9.

Рис.9. Графики внешних скоростных характеристик автомобиля УАЗ-452В.
7. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСМИССИИ АВТОМОБИЛЯ.
7.1. Скоростную характеристику агрегатов трансмиссии найдём по формуле:
Vax = 0,105 * nex * rс / Uтр м/с ,
¤ где rc =0,5* Do + Вш (1 –l ш) м ;
rc – свободный радиус колеса;
Do – диаметр обода колеса;
Вш – высота профиля шины в свободном состоянии (данные возьмём из таблицы 2) ;
l ш – коэффициент радиальой деформации шины , равный 0,1-0,16 для стандартных и широкопрофильных шин и 0,2-0,3 для арочных машин и пневмокатков.
(Все данные и обозначения для расчета этой формулы взяты из §.28 [5] ).
¤¤ Значения rc при максимальной допустимой нагрузке стандартизированы. Приближённо rc можно определить по цифрам обозначения шин:
rc =0,5 d + D * В * l cм , мм ;
где d – посадочный диаметр обода, мм;
D = Н / В ( Н и В – высота и ширина профиля шины, мм);
l cм – коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой.
При нагрузке и внутреннем давлении воздуха, указанных в стандартах для шин грузовых автомобилей и автобусов и шин с регулируемым давлением Н/В » 1. Для легковых автомобилей, если шины имеют дюймовое обозначение, Н/В » 0,95, если смешанное ( миллиметрово - дюймовое ), Н/В » 0,8 0,85. У радиальных шин легковых автомобилей в обозначение введён индекс, соответствующий отношению Н/В. Для данного автомобиля он равен 0,9 (обозначение шин 215/90R15).
Для шин грузовых автомобилей, автобусов, шин с регулируемым давлением ( кроме широкопрофильных ), диагональных шин легковых автомобилей l cм = 0,85 0,9, для радиальных шин легковых автомобилей l cм = 0,8 0,85.
(Все данные и обозначения для расчета этой формулы взяты из §.4 [2] ).
Для расчёта будем пользоваться формулой:
rc =0,5 * d + D * В * l cм , мм .
Uтр= Uкп * Uдп * Uо ,
где Uтр – передаточное число трансмиссии;
Uкп – передаточные числа коробки передач;
Uдп - передаточное число дополнительной передачи;
Uо- передаточное число главной передачи.
rc =0,5 * 380 + 215 * 0,9 * 0,85 = 354,475 » 354,5 ( мм ) ,
Uтр1-1= 4,12 * 1,0 * 5,125 = 21,115 Uтр1-2= 4,12 * 1,94 * 5,125 = 40,9631
Uтр2-1= 2,64 * 1,0 * 5,125 = 13,53 Uтр2-2= 2,64 * 1,94 * 5,125 = 26,2482
Uтр3-1= 1,58 * 1,0 * 5,125 = 8,0975 Uтр3-2= 1,58 * 1,94 * 5,125 = 15,70915
Uтр4-1= 1,0 * 1,0 * 5,125 = 5,125 Uтр4-2= 1,0 * 1,94 * 5,125 = 9,9425
Va1-1=0,1058000,383/21,115=1,41 м/с Va1-2=0,1058000,383/40,9631= 0,72 м/с
Va1-1=0,10540000,383/21,115= 7,05 м/с Va1-2=0,10540000,383/40,9631= 3,63 м/с
.
Va4-1=0,1058000,383/5,125=5,8 м/с Va4-2=0,1058000,383/9,9425=3 м/с
. .
**Va4-1=0,10540000,383/5,125=29 м/с Va4-2=0,10540000,383/9,94=15 м/с
7.2. К**рутящий момент на ведущих колесах при различных передачах коробки передач рассчитаем по формуле:
Мкх = Мех * Uкп* Uдп* Uо * hтр , Нм ,
где Мех—различные значения крутящего момента на коленчатом валу двигателя;
Uкп - передаточные числа коробки передач;
Uо- передаточное число главной передачи;
Uдп - передаточное число дополнительной передачи;
hтр — к.п.д. трансмиссии (hтр= 0,9) - данное значение возьмём из §.3 [ 2 ] .
Мк1-1=152,94,121,05,1250,9=2903,5 Нм Мк1-2 =152,94,121,945,1250,9=5636,5 Нм
. .
Мк1-1 = 131,84,121,05,1250,9=2509 Нм Мк1-2 = 131,84,121,945,1250,9=4859 Нм
. .
. .
Мк4-1=152,91,01,05,1250,9=5636,5 Нм Мк4-2=152,91,01,945,1250,9=1368 Нм
Мк4-1= 131,81,01,05,1250,9=4859 Нм Мк4-2= 131,81,01,945,1250,9=1179,4 Нм
Результаты вычислений сведём в таблицу 4.
7.3. Крутящий момент на выходе из коробки передач рассчитаем по формуле:
Мк вых = Мех Uагр. , Нм ,
где Мех – крутящий момент на входе в коробку передач,
Uагр—передаточные числа коробки передач.
Мк вых1- I = 152,9 4,12 = 629,9 Нм . Мк вых1- IV = 152,9 1,0 = 152,9 Н*м