Построение внешней скоростной характеристики двигателя — КиберПедия 

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Построение внешней скоростной характеристики двигателя

2017-07-01 591
Построение внешней скоростной характеристики двигателя 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Оглавление

1. Задание

2. Информация о прототипе

3. Выбираемые параметры

4. Расчетные параметры

4.1Определение необходимой максимальной мощности двигателя,

обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженного грузовика на горизонтальной асфальтированной дороге (N max)

4.2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

4.3 Определение передаточного числа главной передачи

4.4 Определение передаточного числа коробки передач

5 Анализ тяговых качеств

5.1 Силовой баланс грузовика

5.2 Динамическая характеристика грузовика

5.3 Мощностной баланс грузовика

5.4 Ускорение грузовика

5.5 Время и путь разгона грузовика

Список использованных источников

 

 

Задание

Выполнить проектировочный расчет грузового автомобиля по следующим параметрам:

- тип автомобиля (грузовой);

- тип трансмиссий (механика);

- тип двигателя (карбюраторный);

- максимальная скорость движения 90 км/ч;

- грузоподъёмность 4 т;

- значение максимального сопротивления дороги, преодолеваемого на первой передачи: Y1max = 0,32.

 

 

Информация о прототипе

Прототипом проектируемого грузового автомобиля является «Газ - 53А» (4*2). Краткая техническая характеристика прототипа грузового автомобиля представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Габаритный размеры
Длина, м 6,4
Ширина, м 2,4
Высота, м 2,2
Колея передних/задних колес, м 1,63/1,69
Весовые параметры и нагрузки
Грузоподъёмность грузовика, кг  
Снаряженная масса грузовика, кг  
Полная масса, кг  
в т.ч. на передний мост, кг  
в т.ч. на задний мост, кг  
Двигатель
Модель ЗМЗ–53-11, 4- тактный, жидкостного охлаждения
Тип бензиновый
Максимальная мощность при 3200 об/мин, кВт (л.с.) 88,5 (120)
Максимальный крутящий момент при 2000-2500 об/мин, Нм (кгс*м) 284,5 (28)
Расположение и число цилиндров V- образный, 2 рядный, 8 цилиндровый
Рабочий объем, л 4,25
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм 92/80
Степень сжатия 7,6
Коробка передач
Тип Механическая, 4 - ступенчатая
Передаточные числа на передачах I-6,55; II-3,09; III-1,71; IV- 1,00
Главная передача Одинарная, гипоидная
Передаточное отношение 6,83
Колеса и шины
Размер шин 240/82,5 R20
Общие характеристики
Максимальная скорость, км/ч  

 

 

Выбираемые параметры

а) масса снаряженного грузовика Мₒ = 3250 кг;

б) полная масса автомобиля

M а = Mₒ + M′ * n + M гр

где M ′ − масса одного пассажира или водителя, равная 75 кг;

n − пассажировместимость;

M гр− грузоподъемность автомобиля, кг;

M а = 3250+75*2+4000 = 7400 кг

в) коэффициент сопротивления воздуха К и лобовая площадь F

Приближенно лобовую площадь грузовика определяем из выражения

F = B*Н, м2

где Н − габаритная высота, м; м;

В − колея передних колес автомобиля.

F=1,63 * 2,2 = 3,58 м2

Коэффициент сопротивления воздуха К для грузовых автомобилей равен 0,5…0,7 Н∙с22 . Принимаем К = 0,589 Н∙с22

г) коэффициент полезного действия трансмиссии ɳтр =0,88.

д) распределение массы автомобиля по осям в груженом (Ма)

и порожнем состоянии (Мо):

Ма1= 1810 кг;

Ма2= 5590 кг;

Мо1= 1460 кг;

Мо2= 1790 кг.

д) теоретический радиус качения колеса rк

Для выбранных шин 240/82,5 R20, rк =0,457 м

е) частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности – nN.

nN= 3200 об/мин.

ж) соотношение между максимальной частотой вращения коленчатого

вала двигателя nmaxи nN - частотой при максимальной мощности двигателя.

Для карбюраторного двигателя nmax/ nN=0,9.

 

Расчетные параметры

4.1 Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженного грузового автомобиля на горизонтальной асфальтированной дороге (Nmax)

Для определения Nmax сначала находим мощность двигателя, соответствующую максимальную скорость движения грузового автомобиля NVmax

Используем уравнение мощностного баланса автомобиля, имеем:

где Gа- сила тяжести полностью груженого автомобиля

Ga=Ma*9,81=74000 Н

YVmax- коэффициент сопротивления дороги при Vmax.

YVmax= ƒVmax, предполагая тем самым, что автомобили развивают максимальную скорость только при движении по горизонтальной дороге (i=0).

Для сухого асфальта величина ƒо равна 0,012÷0,02,

для скорости Va=10-15 км/ч.

Для больших скоростей значение ƒ определяют по эмпирической зависимости:

где, ƒо – коэффициент сопротивления качению для сухого асфальтового покрытия.

Vа − скорость автомобиля, км/ч.

ΨVmax= 0,015 * (1 + ,

NVmax = (

Зная NVmax по формуле Лейдермана, подсчитываем максимальную мощность двигателя:

где a,b,c –коэффициенты, для карбюраторного двигателя: a=b=c=1;

Nmax =

 

 

Анализ тяговых качеств

Силовой баланс автомобиля

По методу академика А. Е. Чудакова силовой баланс строят, зная тяговую

характеристику автомобиля и силы сопротивления дороги и воздуха.

Уравнение силового баланса имеет вид:

PT = PД + PВ + PU.

Тяговую силу на ведущих колесах автомобиля определяют по выражению:

PT = , H

Зная значение крутящего момента при минимальных оборотах коленчатого вала (см.табл.2) двигателя, можно определить значение силы тяги на первой передаче:

PT1 = =22145,85 Н

Аналогично определяем значение силы тяги PT для других значений оборотов коленчатого вала двигателя и включенной передачи в коробке передач. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

Скорость грузовика на каждой передачи определяем по формуле:

Va= 0.377* км/ч

Va1 = 0.377* = 2,75 км/ч

Аналогично определяем значение скорости грузовика для других значений оборотов коленчатого вала двигателя и включенной передачи в коробке передач. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – Тяговая сила на ведущих колесах.

ne, об/мин          
V1, км/ч 2.75 5.5 8.26   12.4
PT1, H 22145.85     22145.85  
V2, км/ч 4.7 10.7   21.4 24.1
PT2, H 11408.47     11408.47 10721.2
V3, км/ч 9.3 20.8 31.2 41.6 46.8
PT3, H 5887.26 6294.55   5887.26 5532.6
V4, км/ч 17.9        
PT4, H 3050.39 3261.42     2866.6

Силу сопротивления дороги находим как:

PY = Ga * Y, H

где Y - коэффициент суммарного сопротивления дороги.

Для горизонтальной дороги Y = f и может быть определен по формуле:

где, ƒо – коэффициент сопротивления качению для сухого асфальтового покрытия. ƒо =0,015÷0,02 при Va= 10-15 км/ч;

Сила сопротивления воздуха рассчитывается по формуле:

Pв =

Задаемся значениями Va, в диапазоне от Vmin до Vmax, рассчитываем величины:

При минимальной скорости 2,75 км/ч:

PД = Ga *Y = 74000*0.015*(1+ =1110.41 H

PB = = 1,22 Н

Результаты работы заносим в таблицу 4.

Таблица 4 – Сила сопротивления воздуха и дороги

Va, км/ч 2.75            
PB, H 1.22 36.5 145.98   583.92 912.38 1313.83
PД, H 1110.41 1122.48 1159.95 1222.38 1309.8 1422.18 1559.55
PB+PД,H 1111.63 1158.98 1304.95 1550.38 1893.72 2334.56 2873.38

Пользуясь данными таблицы 3 и 4, строим график силового баланса грузовика (Рисунок 2).

 

 

Ускорение грузовика

Расчет ускорения грузовика производится для движения по горизонтальной дороге с гладким твердым покрытием по уравнению:

j = * g,

где j − ускорение автомобиля в м/с2;

Y − коэффициент сопротивления дороги, соответствующий расчетной скорости движения автомобиля;

g − ускорение свободного падения в м/с2;

d − коэффициент учета вращающихся масс, определяемый по уравнению:

d =1.03 + B ,

где для грузового автомобиля принимаем В = 0,04.

d1 = 1,03+0,04*7,262 = 3,13

d2 = 1,03+0,04*3,742 = 1,58

d3 = 1,03+0,04*1,932 = 1,17

d4 = 1,03+0,04*12 = 1,07

j =

Аналогично определяем значение для других скоростей грузовика.

Результаты расчетов заноси в таблицу 8.

Таблица 8 – Расчет ускорения грузовика.

V1, км/ч 2.75 5.5 8.26   12.4
j1, м/с2 0,89 0,952 0,952 0,89 0,833
V2, км/ч 4.7 10.7   21.4 24.1
j2, м/с2 0,863 0,925 0,925 0,863 0,8
V3, км/ч 9.3 20.8 31.2 41.6 46.8
j3, м/с2 0,536 0,586 0,586 0,536 0,494
V4, км/ч 17.9        
j4, м/с2 0,238 0,265 0,265 0,238 0,21

По полученным значениям строим график ускорения грузовика. (рисунок 5)

 

5.5 Время и путь разгона грузовика

Время и путь разгона автомобиля можно определить графоаналитическим

(метод Яковлева, Чудакова и др.) и графическим методами (метод Ломоносова, Липеца, Лебедева и др.).

Графоаналитический метод, для которого требуется большее число по-

строений и вспомогательных расчетов, дает более точные результаты и лучше отражает физическую сторону вопроса. Преимуществом графического метода является простота и быстрота всех построений.

Рассмотрим определение времени и пути разгона автомобиля по методу

Н. А. Яковлева.

Время разгона определяют, зная ускорение и скорость автомобиля.

При ускоренном движении автомобиля ускорение равно:

Так как отсутствует аналитическая связь между ускорением j и скоростью Va, то решение проводим графоаналитическим методом, пользуясь графиком ускорения автомобиля. Кривую ускорений разбивают на ряд интервалов, как показано на рисунке 3, и предполагают, что в каждом интервале скоростей автомобиль разгоняется с постоянным средним ускорением (jср). Величину определяют по формуле:

где j1, j2 − ускорения соответственно в начале и конце интервала скорости (V1,V2).

Расчет времени и пути разгона рассчитываем до скорости 60 км/ч.

Для точности расчетов интервал скорости принимаем равным 3 км/ч для первой передачи, 5 км/ч для второй передачи, и 10 км/ч для остальных передач.

В интервале скоростей 2 – 5 км/ч ускорение равно:

Определяем время разгона в том же интервале изменения скорости:

Определяем общее время разгона по формуле:

T = Dt1 + Dt2 + Dt3 +……+Dtn.

Полученные значения расчетных величин сводим в таблицу 9.

Путь разгона S зависит от скорости грузовика и его времени разгона:

Определяем общий путь разгона по формуле:

S = DS1 + DS2 + DS3+ ……..+DSn

Полученные значения расчетных величин сводим в таблицу 9.

 

 

Таблица 9 - Время и путь разгона грузовика.

Va, км/ч J1, м/с2 J2, м/с2 Jcp, м/с2 Dt, c T, c DS, м S, м
               
  0,89 0,95 0,92 0,905 0,905 0,879 0,879
  0,95 0,925 0,937 0,889 1,794 1,605 2,489
  0,925 0,93 0,927 0,898 2,692 2,369 4,853
  0,93 0,875 0,902 1,231 3,923 4,445 9,298
  0,875 0,8 0,8375 1,658 5,581 8,06 17,358
  0,8 0,59 0,695 1,998 7,579 12,487 29,845
  0,59 0,575 0,5825 2,384 9,963 18,21 48,055
  0,575 0,53 0,5525 5,027 14,99 48,87 96,92
  0,53 0,27 0,4 6,944 21,934 86,8 183,72
  0,27 0,265 0,2675 10,38 32,314 158,58 342,305
  0,265 0,25 0,2575 10,78 43,094 194,63 536,93
  0,25 0,238 0,244 11,389 54,483 237,27 774,2
  0,238 0,21 0,224 12,40 66,883 292,77  

 

По данным таблицы 9 строим график пути и времени разгона грузовика (рис.6).

 

 

Список использованных источников

1) Технические характеристики отечественных автомобилей. Зайцев А.Н.- Курган, Изд-во КГУ. 2005 - 24 с.

2) Тяговый расчет грузовика. Методические указания под редакцией Шпитко Г.Н. – Курган: КМИ. 1999 – 20 с.

3) Конструкция, расчет и потребительские свойства изделий. Методические указания по курсовому проектированию. Составитель А.И. Федотов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. Часть 1–41 с.

4) Руководство по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей ГАЗ-53А. Борисов В.И. Издательство: Транспорт, 1969 – 366с.

 

Оглавление

1. Задание

2. Информация о прототипе

3. Выбираемые параметры

4. Расчетные параметры

4.1Определение необходимой максимальной мощности двигателя,

обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженного грузовика на горизонтальной асфальтированной дороге (N max)

4.2 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

4.3 Определение передаточного числа главной передачи

4.4 Определение передаточного числа коробки передач

5 Анализ тяговых качеств

5.1 Силовой баланс грузовика

5.2 Динамическая характеристика грузовика

5.3 Мощностной баланс грузовика

5.4 Ускорение грузовика

5.5 Время и путь разгона грузовика

Список использованных источников

 

 

Задание

Выполнить проектировочный расчет грузового автомобиля по следующим параметрам:

- тип автомобиля (грузовой);

- тип трансмиссий (механика);

- тип двигателя (карбюраторный);

- максимальная скорость движения 90 км/ч;

- грузоподъёмность 4 т;

- значение максимального сопротивления дороги, преодолеваемого на первой передачи: Y1max = 0,32.

 

 

Информация о прототипе

Прототипом проектируемого грузового автомобиля является «Газ - 53А» (4*2). Краткая техническая характеристика прототипа грузового автомобиля представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Габаритный размеры
Длина, м 6,4
Ширина, м 2,4
Высота, м 2,2
Колея передних/задних колес, м 1,63/1,69
Весовые параметры и нагрузки
Грузоподъёмность грузовика, кг  
Снаряженная масса грузовика, кг  
Полная масса, кг  
в т.ч. на передний мост, кг  
в т.ч. на задний мост, кг  
Двигатель
Модель ЗМЗ–53-11, 4- тактный, жидкостного охлаждения
Тип бензиновый
Максимальная мощность при 3200 об/мин, кВт (л.с.) 88,5 (120)
Максимальный крутящий момент при 2000-2500 об/мин, Нм (кгс*м) 284,5 (28)
Расположение и число цилиндров V- образный, 2 рядный, 8 цилиндровый
Рабочий объем, л 4,25
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм 92/80
Степень сжатия 7,6
Коробка передач
Тип Механическая, 4 - ступенчатая
Передаточные числа на передачах I-6,55; II-3,09; III-1,71; IV- 1,00
Главная передача Одинарная, гипоидная
Передаточное отношение 6,83
Колеса и шины
Размер шин 240/82,5 R20
Общие характеристики
Максимальная скорость, км/ч  

 

 

Выбираемые параметры

а) масса снаряженного грузовика Мₒ = 3250 кг;

б) полная масса автомобиля

M а = Mₒ + M′ * n + M гр

где M ′ − масса одного пассажира или водителя, равная 75 кг;

n − пассажировместимость;

M гр− грузоподъемность автомобиля, кг;

M а = 3250+75*2+4000 = 7400 кг

в) коэффициент сопротивления воздуха К и лобовая площадь F

Приближенно лобовую площадь грузовика определяем из выражения

F = B*Н, м2

где Н − габаритная высота, м; м;

В − колея передних колес автомобиля.

F=1,63 * 2,2 = 3,58 м2

Коэффициент сопротивления воздуха К для грузовых автомобилей равен 0,5…0,7 Н∙с22 . Принимаем К = 0,589 Н∙с22

г) коэффициент полезного действия трансмиссии ɳтр =0,88.

д) распределение массы автомобиля по осям в груженом (Ма)

и порожнем состоянии (Мо):

Ма1= 1810 кг;

Ма2= 5590 кг;

Мо1= 1460 кг;

Мо2= 1790 кг.

д) теоретический радиус качения колеса rк

Для выбранных шин 240/82,5 R20, rк =0,457 м

е) частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности – nN.

nN= 3200 об/мин.

ж) соотношение между максимальной частотой вращения коленчатого

вала двигателя nmaxи nN - частотой при максимальной мощности двигателя.

Для карбюраторного двигателя nmax/ nN=0,9.

 

Расчетные параметры

4.1 Определение необходимой максимальной мощности двигателя, обеспечивающего максимальную скорость движения полностью груженного грузового автомобиля на горизонтальной асфальтированной дороге (Nmax)

Для определения Nmax сначала находим мощность двигателя, соответствующую максимальную скорость движения грузового автомобиля NVmax

Используем уравнение мощностного баланса автомобиля, имеем:

где Gа- сила тяжести полностью груженого автомобиля

Ga=Ma*9,81=74000 Н

YVmax- коэффициент сопротивления дороги при Vmax.

YVmax= ƒVmax, предполагая тем самым, что автомобили развивают максимальную скорость только при движении по горизонтальной дороге (i=0).

Для сухого асфальта величина ƒо равна 0,012÷0,02,

для скорости Va=10-15 км/ч.

Для больших скоростей значение ƒ определяют по эмпирической зависимости:

где, ƒо – коэффициент сопротивления качению для сухого асфальтового покрытия.

Vа − скорость автомобиля, км/ч.

ΨVmax= 0,015 * (1 + ,

NVmax = (

Зная NVmax по формуле Лейдермана, подсчитываем максимальную мощность двигателя:

где a,b,c –коэффициенты, для карбюраторного двигателя: a=b=c=1;

Nmax =

 

 

Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Рассчитывают величины эффективной мощности Ne и крутящего момента Te в зависимости от частоты вращения двигателя ne, при полном открытии дроссельной заслонки или полной подаче топлива, по уравнениям:

Интервалы отношений – берем равными 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 0,9.

Определяем максимальную устойчивую частоту вращения двигателя при полной нагрузке:

nmin= 0,2 * nN об/мин,

до частоты при максимальной мощности nN

nmin=0,2*3200=640 об/мин.

Ne= 83,06[ 1(0,2) +1(0,2)2 – 1(0,2)3]=19,27 кВт,

Te= 9550 * 19,27/640 = 287,5 Нм.

Аналогично определяем значение мощности Ne и крутящего момента Te для других значений оборотов коленчатого вала двигателя. Результаты работы заносим в таблицу 2.

Таблица 2 Расчет внешней скоростной характеристики

ne, об/мин          
Ne, кВт 19,27 41,2 61,8 77,07 81,48
Te, Нм 287,5 307,4 307,4 287,5 270,2

По данным таблицы 2 строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (рис.1)

 


Поделиться с друзьями:

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...

Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.141 с.