Реферат: Подвижной состав Автомобильного транспорта
Курсовой проект подисциплине
“Подвижной состав автомобильного транспорта.”
Содержание.ВВЕДЕНИЕ.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА И КОМПОНОВОЧНАЯСХЕМА аВТОМОБИЛЯ.
2. РАСЧЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ
3. ВНЕШНИЕ СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.
4. ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ.
5. РАЗГОН И ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ.
6. МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС И ПУТЕВОЙ РАСХОД ТОПЛИВА.
7. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИЖЕНИЯ НА ЗАДАННОМ МАРШРУТЕ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
СОДЕРЖАНИЕ.
Введение.Микроавтобус РАФ-2203 выпускалсяРижским опытным автобусным заводом на базе автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Онотносится к автобусам особо малого класса и использовался, в основном, какмаршрунное такси, а так же оборудовался для нужд скорой медицинской помощи. Внастоящее время данный автомобиль практически не используется, но его можно ещеувидеть в качестве скорой медицинской помощи, а так же модернизированныегрузо-пассажирские варианты «Рафика» у частных владельцев.
Цель курсовой работы – расчетразличных характеристик автомобиля и их оценка. Курсовая работа состоит изследущих последовательно выплненых этапов:
расчет удельных показателей;
расчет внешних скоростных характеристикдвигателя;
расчет тягово-скоростных характеристикавтомобиля;
расчет характеристик разгона и торможения;
расчет мощностных и топливно-экономическиххарактеристик.
Расчитанные значенияхарактеристик сравнивались со значениями стендовых испытаний и по необходимостиуказывались причины их расхождения.
1. Исходные данные для расчета и компоновочная схемаавтомобиля.Таблица №1
Характеристикиосновных параметров.
№ Параметр, размерность, обозначение Значение 1. Тип автомобиля Микроавтобус 2. Колесная формула 4х2.1 3. Число мест Gn 11 4. Собственная масса Go, кг 1815 в том числе: на переднюю ось GO1 980 на заднюю ось GO2 835 5. Полная масса Gа, кг 2710 в том числе: на переднюю ось G1 1275 на заднюю ось G2 1435 6. Доpожные просветы, м: — под передней осью 0,190 — под задней осью 0,175 7. База, м 2,620 8. Колея, м: — передних колес 1,496 — задних колес 1,428 9. Габаритные размеры, м: — длина 5,070 — ширина 1,940 — высота 1,970 10. Радиус поворота, м: — внешний 5,5 — наружный 6,2 11. Углы свеса, град.: — передний 22 — задний 13 12. Просвет в средней части автомобиля (клиренс), м 0,4 13. Максимальная скорость Vmax, м/с (км/ч) 125 14. Контрольный расход топлива Q, л/100 км 11,8 пpи скоpости VQ, км/ч 7,8 15 Емкость топливных баков, л 55 16 Двигатель карбюраторный 17 Число и расположение цилиндров 4 рядное вертикальное 18 Диаметр цилиндра D, см 9,2 19 Ход поршня S, см 9,2 20 Рабочий объем цилиндров двигателя Vh, л 2,445 21 Степень сжатия 8,2 22 Порядок работы цилиндров 1-2-4-3 23 Максимальная мощность двигателя Nmax, квт 72,1 24 Максимальный крутящий момент Mmax, Н*м 182,4 25 Сухая масса двигателя Gдв, кг (со сцеплением) 185 26 Тип сцепления 1-дисковое, привод выкл. – гидравлический 27 Тип коробки передач и передаточные числа4-ступ-тая I-3,50
II-2,26; III-1,45
IV-1,0; ЗХ-3,54
28 Тип раздаточной коробки, передаточные числа - 29 Наличие межосевого дифференциала конический, двухсателитный 30 Число карданных шарниров и валов3 шарнира
2 вала
31 Тип главной передачи, передаточное число Uo Одинрн. 3,9 32 Тип бортовой (колесной) передачи, передат.Число - 33 Шины (модель) 185/12 R15 34 Давление воздуха в шинах: — передних колес 3,2 – 3,3 — задних колес 3,7 – 3,8 35 Тип подвески — передняя Невависимая — задняя Зависимая 36 Тип рулевого механизма и наличие усилителяГлобоидальный червяк и 3-х гредневый ролик
гидроуселитель.
37 Тормозная система 2-х контурная с гидравлическим приводом, с 2-мя вак. усил. 38 Оптовая цена С, руб. -Характеристика двигателя:ЗМЗ-2203, карбюраторный, 4-х тактный, верхнеклапанный с принудительнымвоспламенением и водяным охлаждением.
Тип автомобиля: дорожный,микроавтобус, с двигателем переднего расположения, рамной конструкции.
Тип подвески: передняя –независимая, пружинная с поперечными рычагами, 2 амортизатора; задняя –зависимая, на полуэллиптических рессорах, 2 амортизатора.
Тип коробки передач: 4-хступенчатая, синхронизаторы на всех передачах переднего хода.
Тормозная система: 2-контурная сгидравлическим приводом, с 2 вакуумными усилителями, барабанными механизмами (D=280 мм, ширина колодок – 50 мм), разжимкулачковый; стояночный тормоз – на тормоза задних колес с механическимприводом.
Рисунок 1.
/>/>
Компоновочная схема автомобиля
Обозначения:
1. двигатель;
2. сцепление;
3. коробка передач;
4. карданная передача;
5. главная передача и дифференциал;
6. рулевое управление;
7. задняя подвеска автомобиля;
8. задняя полуось;
9. ведущие колеса;
10. веромые колеса;
11. передняя подвеска автомобиля.
2. РАСЧЕТ УДЕЛЬHЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯЭффективность конструкции микроавтобусаРАФ-2203-01 можно охарактеризовать рядом частных показателей и сравнить их споказателями другого микроавтобуса. Таким образом сравним конструкциюРАФ-2203-01 с конструкцией УАЗ-2206.
Таблица №2
Сравнительныеудельные показатели эффективности автомобиля
N П а р а м е т рРасчетная
формула
Значение УАЗ-2206 РАФ-2203-011 Удельная мощность, Вт/кг
NV = Nmax / Gа
0,0243 0,0266 2 Литровая мощность, кВт/лNл = Nmax / Vh
26,9 29,5 3 Удельная масса двигателя, кг/кВтGN = Gдв / Nmax
2,51 2,56 4 Литровая масса, кг/лGh = Gдв / Vh
67,9 75,7 5 Коэффициент использования массыkm = Gа / Go
1,47 1,49 6 Отношение хода поршня к диаметру λ = S/D 1 1По рассчитанным удельнымпоказателям можно оценить эффективность конструкции микроавтобуса РАФ-2203:
1. Микроавтобус РАФ-2203 относится к автобусам особо малогокласса и использовался как маршрутное такси, а так же оборудывался для скороймедицинской помощи и других надобностей. Это целевое назначение микроавтобусаРАФ-2203 обусловленно его колесной формулой (4х2.1), его проходимостью ивместимостью пассажиров (до 11 человек). Особенность конструкции состоит в том,что он базируется на шасси легкового автомобиля. Отсюда его динамика, большая,по сравнению с микроавтобусом УАЗ-2206, маневренность и скорость – 125 км/ч.
Микроавтобус УАЗ-2206 относится к автобусамместного сообщения. Эта машина, с двумя ведущими мостами, может перевозить неболее 10 человек и до 200 кг груза, развивать скорость до 95 км/ч.
Составим таблицу, по каторой можно будетсудить о проходимости и маневренности двух микроавтобусов РАФ-2203-01 иУАЗ-2206.
Таблица №3
Сравнительнаяхарактеристика
проходимостии маневренности автомобилей
№ Параметр, размерность, обозначение Значение УАЗ-2206 РАФ-2203 1. Колесная формула 4х4 4х2 2.Дорожные просветы, м
(под передней осью)
0,22 0,19 3. Максимальная скорость 95 125 4. Углы свеса, град. — передний 30 13 — задний 36 22 5. Радиус поворота, м — внешний 6,3 5,5 — наружный 6,8 6,2Из приведенных в таблице №3 данных видно,что микроавтобус РАФ-2203 является более более маневренным, чем УАЗ-2206, номенее проходимым.
2. По значениям показателя удельной мощности можно оценитьзапас мощности двигателей двух микроавтобусов. Так как значение этогопоказателя для микроавтобуса РАФ-2203 больше, чем для УАЗ-2206, то это означает,что двигатель автомобиля РАФ-2203 обладает большим запасом мощности, чемдвигатель автомобиля УАЗ-2206.
3. Так ка для обоих микроавтобусов значение отношения ходапоршня к диаметру цилиндра равно 1, то можно предположить, что двигатели,устанавливаемые на этих автобусах, с небольшой долей вероятности относятся кбыстроходным.
3. Внешние скоростные характеристики автомобиля.Таблица №4
Исходныеданные для расчета внешних характеристик двигателя.
Параметр Размерность Обозначение Значение Автомобиль (марка) РАФ-2203-01Максимальная мощность
двигателя пpи частоте
кВт
об/мин
Nmax
nmax
72,1
4500
Минимальный удельный
расход топлива
г/кВт*чgmin
285.6 Коэффициенты в уравнении мощностиа1
а2
а3
1
1
1
Коэффициенты в уравнении расхода топливаb0
b1
b2
1, 2
1
0,8
Минимальная частота вращения об/минno
700 Максимальная частота вращения об/минnk
5600Внешние скоростные (стендовые)характеристики двигателя, представляющие собой зависимости от частоты вращенияколенчатого вала мощности Ne(n), крутящего момента Me(n) и удельногоэффективного расхода топлива ge(n), рассчитываются для всего возможногодиапазона оборотов n и наносятся на график . Расчет выполняется по формулам:
Ne(n) = Nmax*(a1* X+ a2*X2- a3*X3), ( 1 )
Me(n)= 9554 * Ne(n) / n , ( 2 )
ge(n) = gmin *(bo — b1*X +b2*X2)/c, ( 3 )
где X = n / nmax, c = bo — b12/(4*b2).
Расчет характеристик двигателя при n=1400 об/мин.
X=1400/4500=0,3111
Ne(1400)=72,1*(1*0,3111+1*0,31112-1*0,31113)=27,24кВт
Me(1000)=9554*27,24/1400=185,88Н*м
ge(1000)=285,6*(1,2-1*0,3111+0.8*0,31112)/(1,2-1*1/(4*0.8))=310,96г/кВт*ч
Таблица №5
Расчетныезначения внешних скоростных характеристик
Параметр
Значение при оборотах ne, об./мин
700 1400 2100 2800 3500 4200 4900 5600
X=ne/nmax
0,155 0,311 0,466 0,622 0,777 0,933 1,088 1,244
X2
0,024 0,097 0,218 0,387 0,605 0,871 1,186 1,548
X3
0,004 0,030 0,102 0,241 0,471 0,813 1,291 1,927Ne, кВт 12,688 27,238 42,021 55,407 65,770 71,480 70,910 62,430
Me, Н*м 173,184 185,883 191,175 189,058 179,534 162,601 138,260 106,510
ge
342,334 310,965 292,054 285,602 291,609 310,075 340,999 384,383 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />Рисунок №2
Внешниескоростные характеристики.
Из представленных в таблице №5 ина графике данных видно, что стендовые и расчетные значения характеристиксовпали. Это свидетельствует о точности формул, по которым рассчитывалисьвнешние скоростные характеристики.
4. Тягово-скоростные характеристики автомобиля.Тягово-скоpостныехарактеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия наведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются по рассчитаннымвнешним скоростным характеристикам. Расчет выполняется для всех передач, и наосновании полученных результатов делается заключение о тяговых и динамическихсвойствах автомобиля. В проекте представлены в табличном и графическом видеследующие характеристики:
- скорости движения на разных передачах;
- тяговые усилия на ведущих колесах наразных передачах;
- силы сопротивления движению;
- динамический фактоp на разных передачахпри полной и частичной загрузке автомобиля (динамический паспорт).
Расчет состоит в вычислении в заданномдиапазоне частот (700 – 5600) вращения коленчатого вала n, скорости движенияавтомобиля V(n), тяговых усилий на ведущих колесах Pk(n), сил сопротивлениядвижению Pf(n) и Pw(n), динамического фактора по тяге Dk(n) и сцеплению колесDf(n) на разных передачах по формулам:
0.378 * n * Rk
V(n) = ¾¾¾¾¾¾¾ ; ( 4 )
Uкп * Uo
Pk(n) = Me(n) * Uкп* Uo * hтр / Rk; ( 5 )
Pf(n) = 9.81 * Ga* f(V); ( 6 )
где f(V) = fo* ( 1 + V(n)2/19500);
Pw(n) = kw * Fв * V(n)2/13; ( 7 )
где Fв = 0.78 * Bа * Hа — длялегковых автомобилей;
Pk(n) — Pw(n)
Dk(n) = ¾¾¾¾¾¾; ( 8 )
9.81 * Ga
9.81 * Gвк * j — Pw(n)
Dj(n) = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ . ( 9 )
9.81 * Gвк
Радиус качения колеса можно определитьисходя из обозначения устанавливаемых на автомобиле шин по формуле
Rk = ( dп/2 +bп*kh ) *dш,
где dш- коэффициент деформации шины (0.93… 0.95);
dп — посадочный диаметр колеса,м;
bп — ширина пpофиля шины, м;
kh — коэффициент, определяемыйотношением высоты пpофиля шины к его шиpине (kh= 0.9… 0.92 — для легковых
На графике тяговойхарактеристики должна быть показана величина силы суммарного дорожногосопротивления, характерная для данного типа автомобиля, определяемая по формуле
Py = 9.81 * Ga * y. ( 10 )
коэффициент суммарного сопротивлениядороги y определяется по формуле
y »fo + a, ( 11 )
где a- профильный уклон дороги, %.
Для дорог различных категорий установленыследующие максимально допустимые продольные уклоны a:
для первойкатегоpии a= 0.03;
для второйкатегоpии a= 0.04;
для третьейкатегоpии a= 0.05;
для четвертойкатегоpии a= 0.06;
для пятойкатегоpии a= 0.07.
Таблица №6
Исходныеданные для расчета тягово-скоростных характеристик.
Параметр Размерность Обозначение Значение Радиус качения колеса м Rk 0,341 Передаточное число главной передачи - Uo 3,9 Передаточные числа коробки передач Uкп: — первая передача - U1 3,50 — вторая передача - U2 2,26 — третья передача - U3 1,45 — четвертая передача - U4 1,0 КПД трансмиссии - КПДтр 0,9 Коэффициент сопротивления качению - fo 0,018 Коэффициент обтекаемости - kw 0,3 Коэффициент сцепления - коэфсцеп 0,8 Полная масса АТС кг Ga 2710 Масса, приходящаяся на ведущие колеса кг Gвк 1435 Ширина АТС (колея) м Ba 1,940 Высота АТС м Ha 1,970Расчет радиуса качения колеса (маркировка– 185/82R15)
Коэфдефш.=0,95
dп=15*25,5=0,378 м
bп=0,185
kh=0,9
Rk=(0,378/2+0,185*0,92)*0,95=0,341
Расчет для первойпередачи для n=1400 об/мин.
V(1400)=(0,105*1400*0,36)/(3,5*3,9)=13,23 км/ч
Pk(1400)=185,8*3,5*3,9*0,9/0,341=6692 Н
Pf(1400)=9.81*2710*(0.018*(1+13,22/19500))=482,8Н
Pw(1400)=0.3*(0.78*1.97*1.94)*13,22/13=11,4 Н
Dk(1400)=(6692-11,4)/(9.81*2710)=0.251
Dкоэфсцеп(1400)=9,81*1435*0,8-11,4)/(9,81*1435)=0,798
На графикдинамической характеристики наносятся значения f0 и y в том же масштабе, что и Dk. Величена f0определяет передачу, на которой автомобиль может равномерно двигаться по ровнойдороге.
Максимальныйподъем, который способен преодолеть автомобиль, определяется по формуле:
α=y-f0
Максимальнаявеличина дорожного сопротивления, преодолеваемого на
— первой передаче: y1=0,256
— второй передаче: y2=0,165
— третьей передаче: y3=0,103
— четвертой передаче: y4=0,07
Максимальный подъем, которыйспособен преодолевать автомобиль на:
— первой передаче: α=0,256-0,018=0,238
— второй передаче:α=0,147
— третьей передаче:α=0,085
— четвертойпередаче: α=0,052.
Сила суммарногодорожного сопротивления:
Pсум=9,81*2710*(0,018+0,03)=1276,1 Н
Для определениядинамических параметров частично загруженного автомобиля строится номограмма.Необходимо построить номограмму для загрузки автомобиля от) до 100%. Масштабшкалы m0 находится по формуле:
m0= m100*G0/Ga
где m100– масштаб основной шкалы Dk(n) для полностью загруженного автомобиля.
m0=2*1815/2710=2,7 см
Наосновании совместного гравика Df и f0,определяется возможность движения автомобиля по заданной дороше по условию:
f0≤Dk≤Df
0.018≤Dk≤Df
Таблица №7
Результаты расчета тягово-скоростных характеристик.
Передача Зрачение при оборотах ne, об/мин n, об/мин 700 1400 2100 2800 3500 4200 4900 5600 Me, H*м 173,2 185,9 191,2 189,1 179,5 162,6 138,2 106,5 Первая V, км/ч 6,61 13,23 19,84 26,46 33,1 39,7 46,3 52,9 Pk 6234 6692 6882 6806 6463 5853 4977 3834 Pf 479,6 482,82 488,19 495,7 505,4 517,2 531,1 546,9 Pw 2,85 11,39 25,63 45,56 71,2 102,5 139,6 182,3 Dk 0,234 0,251 0,257 0,254 0,240 0,216 0,181 0,137 Df 0,799 0,798 0,797 0,796 0,794 0,792 0,789 0,785 Вторая V, км/ч 10,2 20,5 30,7 40,9 51,2 61,5 71,7 81,9 Pk 4025 4321 4444 4394 4173 3779 3214 2476 Pf 481,1 488,8 501,7 519,7 542,9 571,2 604,7 643,4 Pw 6,8 27,3 61,5 109,3 170,8 245,9 334,7 437,2 Dk 0,151 0,161 0,164 0,161 0,150 0,132 0,108 0,076 Df 0,799 0,797 0,795 0,791 0,786 0,780 0,773 0,765 Третья V, км/ч 15,9 31,9 47,9 63,9 79,8 95,8 111,8 127,7 Pk 2582 2772 2851 2819 2677 2425 2062 1588 Pf 484,8 503,6 534,9 578,6 634,9 703,8 785,1 878,9 Pw 16,6 66,4 149,3 265,5 414,8 597,4 813,1 1061,9 Dk 0,096 0,101 0,104 0,096 0,085 0,068 0,046 0,018 Df 0,798 0,794 0,788 0,778 0,766 0,752 0,734 0,715 Четвертая V, км/ч 23,2 46,3 69,5 92,6 115,8 138,9 162 185,2 Pk 1781 1912 1966 1944 1846 1672 1422 1095 Pf 491,7 531,2 596,9 688,9 807,37 952,1 1123 1320,4 Pw 34,9 139,6 313,9 558,2 872,19 1256 1710 2232,8 Dk 0,065 0,068 0,062 0,052 0,036 0,015 -0,02 -0,042 Df 0,797 0,788 0,774 0,755 0,730 0,699 0,663 0,621Рисунок №3
Наосновании выполненых расчетов, делается вывод о тягово-скоростных качествахмикроавтобуса РАФ-2203. Максимальныя скорость движения, согласно графику, — 136км/ч.Максимальная скорость движения, зафиксированныя при испытаниях, — 125км/ч. Это различие в скоростях объясняется погрешностью округления расчетов,неточностью формул.
Пономограмме можно также определить запас силы тяги при различной загрузкимикроавтобуса.
Рисунок №4
5. Разгон и торможениеавтомобиля.К характеристикам разгона и торможения,подлежащим расчету, относятся следующие:
- ускорения автомобиля на разныхпередачах;
- скорости, при которых происходитпереключение передач;
- время и путь разгона до предельнойскорости;
- тормозной и остановочный путьавтомобиля.
Для вычисления перечисленныххарактеристик используются результаты тягового расчета на передачах. Ускоренияавтомобиля на дороге с уклоном a=0 % определяются по формуле
Dk(n) — f(V)
Jk(n) = 9.81 ¾¾¾¾¾¾,
Yk
Iш + Iдв * Uкп2 * Uo2 * hтр
где Yk = 1 + ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, коэф. учета
Ga * Rk2 вращающихся масс
Iш и Iдв — моменты инерциидвигателей автомобилей и шин.
Для автомобиля РАФ-2203: Iдв=0,34кг*м2; Iш=4,8 кг*м2
Расчет ускорений выполняется для всех передач и для всего диапазонаскоростей. 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 5600Первая
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 0,978Вторая
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 0,518Третья
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 0,254Четвертая
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 -0,595Рисунок №5
Вpемя разгона автомобиля на k-й передаченаходится 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 можнонайти суммированием элементарных временных интервалов, на которых можнополагать ускорение постоянным. Эти временные интервалы dtj (с) будут равныотношению приращения скоростей движения dVj (м/с) к средним за интервалускорениям Jcpj (м/с2)
n n dVj n 2*(Vj – Vj-1)
tk = S dtj = S ¾¾ = S ¾¾¾¾¾¾ ,
j=1 j=1 Jcpj j=1 Jj + Jj-1
где Jcpj = 0.5*(Jj + Jj-1), J0 = 0.
Пpи расчете следует учитывать снижениескорости движения автомобиля при переключении передач на величину
dVп = 9.81 * tпk * f(V).
Поэтому начальная скорость движения послепереключения передачи будет определяться по формуле
Vн = Vk – dVп.
Путь разгона автомобиля на k-й передаченаходится по формуле:
Spk = Sk + Sпk ,
где Sk – путь движения на передаче, м;
Sпk – путь, проходимый автомобилемпри переключении передачи, м.
Путь разгона можно вычислить путеминтегрирования ускорения
/>
или приближенно, суммированиемэлементарных приращений пути dSj :
n n n (Vj + Vj-1)
Sk = S dSj = S Vcp dtj = S ¾¾¾¾¾ dtj .
j=1 j=1 j=1 2
Путь, пройденный автомобилем завремя 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 расчетовпредставленны в таблицах 9 и 10.
По результатамрасчета строятся графики времени и пути разгона в зависимости от скоростиавтомобиля.
Таблица №9
Интервал скоростей и характеристики переключенияпередач.
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, мVj-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 0,04 62,5 136,2 132,3(36,8) 2300 4286,8
Рисунок №6
Время и путь разгона автомобиля.
Теоретический тормозной путьподсчитывается по формуле:
Sт=Vт2/(2*9.81*φ),
Где Vт– скорость начала торможения м/с;
φ – коэффициент сцепления.
Остановочный путь определяется сучетом квалификации водителя, типа и состояния тормозной системы в эксплуатациии 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, учитывающийэксплуатационное состояние тормозов, Кэ=1,5с.
Расчет тормозного иостановочного путей производится для всего возможного диапазона скоростейдвижения микроавтобуса РАФ-2203 по горизонтальной дороге с коэффициентомсцепления φ=0,6. Результаты вычислений представленны в таблице №11 и награфике.
Таблица №11
Результатырасчета 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 78,97 114,64 156,68 205,09 259,88 321,03 388,56Рисунок №7
Максимальное замедление автобусаи тормозные моменты на колесах в значительной степени определяются состояниемдороги.
Реакции между колесами и дорогойвычисляются по формулам:
Z1=9,81*(G1+(Ga* φ*Hg)/La),
Z2=9,81*(G2-(Ga* φ*Hg)/La),
где Z1и Z2 – реакции между дорогой и,соответственно, передними и задними колесами, H;
G1и G2 – масса автомобиля приходящаяся напередние и задние колеса, соответственно, Н;
Hg– вертикальная координата (высота) центра тяжести автомобиля, м, Hg=0,75;
La– база автомобиля, м.
Тормозные моменты на колесахвычисляются по формулам:
Мт1=Z1* φ*Rk;
Мт2=Z2* φ*Rk,
Где Rk – радус качения колеса, м.
Результаты расчетовпредставленны в таблице №12.
Максимальное замедлени находитсяпо формуле:
Jmax=9,81*φ;
Jmax=9,81*0,6=5,89 м/с2.
Таблица №12
Тормозныемоменты 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 2218Рисунок №8
Для проверки правильностирасчетов вычисляется значение φ, соответствующее точке пересечениязависимостей Z1(φ) и Z2(φ). Это значение должно совпадать свычисленным 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 балансомпонимается распределение мощности двигателя по видам сопротивлений движениюавтомобиля с учетом потерь на трение. Исхлдными для расчета являютсязависимости эффективной мощности Ne(n) и удельного эффективного расхода топливаge(n)от частоты вращения коленчатого вала n и результаты тягового расчета.
Вычисление мощностныххарактеристик 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 движенияавтомобиля 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 длякорректирования 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
Расчетмощностных 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 55,325По результатам расчетовмощностей и путевого расхода топлива, выполненых для всех передач, строитсяграфик 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=24.5кВт
Nт(n)=27,2*(1-0,9)=2,72 кВт
Nw(n)=13,2*11,4/3600=0,0418кВт
Nf(n)=13,2*482,8/3600=1,77кВт
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)=6,27л/100км
Рисунок №9
Рисунок №10
С помощью мощностного балансаможно получить показатели динамичности микроавтобуса. Запас мощности можетбытьиспользован для преодоления повышенного сопротивления дорогиили разгонаавтомобиля. При полном полном открытии дроссельной заслонки карбюратора,максимальную скорость микроавтобус РАФ-2203 развивает, когда мощность,подводимая к ведущим колесам, равна мощности, затрачиваемой на преодоление силсопротивления. При движении автомобиля по той же дороге, но с меньшейскоростью, водитель должен прикрыть дроссельную заслонку. В этом случаеизменится величина мощности Nw,Nf и Nз.Знание показателя скорости движения дает возможность более точно спланироватьперевозки пассажиров.
Топливная экономичностьпозволяет оценить расход топлива при движении.
7. Расчет характеристик движения на заданном маршруте.Необходимо определить среднююскорость, время движения и расход топлива при прохождении автомобилем заданногомаршрута длинной 20 км.
Результаты вычислений ихарактеристики маршрута, включая состояние дорожного покрытия и длиннуучастков, приведены в таблице.
Суммарное дорожное сопротивлениена участках вычисляется по формуле:
Ψ=fo+α,
где fo– коэффициент сопротивления качению, α - уклон дороги.
Время движения на маршрутеопределяется по формуле:
/>;
где Si– длинна i-го участка маршрута;
Vi– расчетная скорость на i-омучастке, км/ч
Ei=1– поправочный транспортный коэффициент
n – количество участков.
Средняя скорость на маршрутевычисляется по формуле:
Vcp=Sm/Tcp,
где Sm– общая протяженность маршрута.
Количество топлива, необходимоедля прохождения маршрута, определяется по формуле:
/>,
где Qi– путевой расход топлива на i-томучастке.
Средний путево расход топлива намаршруте вычисляется по формуле:
Qcp=100Qm/Sm
Таблица №14
Расчетхарактеристик 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 10,9Типыдорожного покрытия:
А –асфальтобетон в отличном состоянии;
Б –асфальтобетон в удовлетворительном состоянии;
В –булыжное в хорошем состоянии.
Времядвижения 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=0,359ч ≈ 22мин
Средняяскорость на маршруте:
Vcp=20км/0,359ч=55,71 км/ч
Количествотоплива, 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 намаршруте:
Qcp=100*1,91/20=9,55л
Заключение.Силовой, мощностной балансыавтомобиля и динамическая характеристика автомобиля позволяют оценить егодинамичность, такой важный эксплуатационный показатель, как скорость движенияавтомобиля при заданных дорожных условиях. Поэтому курсовая работа ставит своейзадачей расчет тяговых, динамических и мощностных характеристик автомобиля.
Расчетные значения всеххарактеристик сравниваются со значениями, полученными при стендовых испытаниях.В бошенстве случаев они не совпадают. Это объясняется погрешностью округленияполученных значений, а так же неточностью формул, по которым расчитывалисьхарактеристики. Так же двигатель в процесса эксплуатации изнашивается и частьмощности расходуется на питание приборов или теряется при неустановившихсярежимах работы двигателя.
Список использованной литературы.1. «Краткий автомобильный справочник.»/НИИАТ.М: Транспорт,1985.-224с
2. «Подвижной состав автомобильного транспорта: методическиеуказания к курсовому проекту. Специальность 060813 – Экономика у управление напредприятии 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 независимыхиздателей,1998.-420с.