Показатели топливной экономичности

 

Основным оценочным показателем топливной экономичности ПА является общий расход топлива, отнесенный к пройденному пути.

Топливно-экономической характеристикой называется зависимость путевого расхода топлива от скорости ПА при установившемся движении по дорогам с различным коэффициентом сопротивления. Она может быть построена для каждой передачи.

Путевой расход топлива определяется по формуле:

 

Q_S = q_N (N _Д + N _В) k_n ^. k _И / (36 J _А. h _ТР. r _Т), (38)

 

где Q_S - путевой расход топлива, л /100 км;_N - удельный расход топлива проектируемого двигателя при N_max:

для дизелей q_N = 195…230 г^. (кВт^.ч)^-1;

k_n - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленвала двигателя;

k_И - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя;

r_Т - плотность топлива:

для дизельного топлива r_Т = 0,86 г^.см^-3.

Для дизельного двигателя

k_И = 1,70 - 2,63 И + 1,92 И².

Для двигателей всех типов внутреннего сгорания

 

k_n= 1,23 - 0,792 n₀ + 0.58 n₀.

где И - степень использования мощности двигателя;

n₀ - относительная частота вращения коленвала двигателя.

Степень использования мощности двигателя для выбранных значений скорости ПА определяется по ранее построенному графику мощностного баланса как отношение мощности сопротивления движению к мощности на колёсах автомобиля:

 

И = (N _Д + N _В) / N _К.

Относительная частота вращения коленвала двигателя представляет собой отношение заданной частоты к частоте, соответствующей максимальной мощности двигателя. Она также определяется из графика мощностного баланса как отношение заданной скорости движения к скорости ПА при максимальной мощности двигателя, т.е.

 

n ₀ = J _А / J _N.

И = (1,868 + 0,0016) / 24,2 = 0,077

k_И = 1,7 - 2,63. 0,077 + 1,92. 0,077²

n₀ = 0,8 / 13 = 0,06

k_n = 1,23 - 0,792. 0,06 + 0,58. 0,06 = 1,22

Q_S1 = 200 (1,868 + 0,0016) 1,22. 1,509 / (36. 0,8_. 0,75) = 5 л /100 км.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 9, по данным которой строится зависимость Q_S = f (J_А), представленная на рисунке 8.

 

Таблица 9 - Параметры топливно-экономической характеристики АЦ

Параметр	Частота вращения коленчатого вала двигателя, об.мин -1
	600	1200	1800	2400	3000	3600
JА, м.с-1	0,8	2,5	6,3	14,0	28,2	33,8
NК, кВт	24,2	68,7	108,3	126,4	104,6	32,8
NД + NВ, кВт	1,87	5,89	15,47	41,2	135,29	198,49
И	0,077	0,086	0,143	0,326	1,293	6,052
kИ	1,509	1,49	1,36	1,047	1,509	56,1
kn	1,22	1,19	1,13	1,00	0,77	0,68
n0	0,06	0,19	0,48	1,08	2,17	2,6
QS, л /100 км	31,88	30,94	27,95	22,82	41,29	1659,4

 

Показатели тормозных свойств

 

Основными оценочными показателями динамичности ПА при торможении является замедление - j_З (м^.с^-2) и путь торможения - s_Т (м):

j _З = (j. Со s a + f ± Sin a) g; (43)

s _Т = J _А ² / 2 g (j. Со s a + f ± Sin a), (44)

где j - коэффициент сцепления шин с дорогой, принимается j = 0,6;

J_А - принимается для расчетов J_А = 0,6^.J_Аmax;- коэффициент сопротивления качению колес, принимается f = 0,02.

j_З = (0,6. cos 4,5 + 0,02 - sin 4,5) 9,8 = 5,29 м^.с^-2._Т = 15,8² / 2. 9,8 (0,6. cos 4,5 + 0,02 - sin 4,5) = 23,6 м.

 

Показатели устойчивости пожарного автомобиля

 

За оценочные показатели поперечной устойчивости ПА на кривой полотна дороги принимаются критические скорости движения, при которых наступает боковое опрокидывание или занос автомобиля:

J _ОП = (g. R. В / 2 h_g)^1/2; (45)

J _З = (g. R. j)^1/2, (46)

где J_ОП - критическая скорость движения ПА по боковому опрокидыванию, м^.с^-1;- радиус кривой полотна дороги, м;

В-колея автомобиля, м;_g - высота расположения центра масс, принимается из компоновочной схемы, м;

J _З - критическая скорость движения ПА по боковому заносу, м^.с^-1.

J_ОП = (9,8. 22. 1,8 / 2. 1,0021)^1/2 = 13,3 м^.с^-1.

J_З = (9,8. 20. 0,6)^1/2 = 10,8 м^.с^-1.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 10, по данным расчетов, в соответствии с заданными условиями, строятся зависимости J_ОП =f(R) и J_З =f(R), представленные на рисунке 9 и определяются критические скорости движения ПА при R = 50 м.

 

Параметр	Радиус кривой полотна дороги, м.
	20	40	60	80	100
JОП, м. с-1	13,3	18,8	22,9	26,5	29,7
JЗ, м. с-1	10,8	15,3	18,8	21,7	24,2

 

Показатели управляемости

 

Критическая скорость ПА по условиям управляемости -J_УПР(м^.с^-1) определяется по следующей формуле:

J _УПР = (((j _У ² - f ²) / tg q - f) L ^. Cos q. g)^1/2, (47)

 

где j_У - коэффициент сцепления управляемых колес с дорогой, принимаемый в расчетах равным 0,6;

q - максимальный средний угол поворота управляемых колес ПА, обычно q = 0,62…0,7 рад. (35…40⁰);

L - колесная база ПА, м.

J_УПР = (((0,6 ² - 0,02²) / tg 40 - 0,02) 4.347. cos 40. 9,8)^1/2 = 3.79 м^.с^-1

Если ПА движется со скоростью большей, чем J_УПР, то управляемые колеса будут проскальзывать в поперечном направлении и поворот их на еще больший угол не изменит общего направления движения.

Предельный радиус поворота при эластичных шинах - R_Э (м) определяется как:

R _Э = L / (tg (q - s ₁) + tg s ₂), (48)

 

где s ₁ и s ₂ - углы увода колес, соответственно, передней и задней оси, град:

 

s ₁ = F _{s 1} / å k _УВ;

s ₂ = F _{s 2} / å k _УВ, (49)

 

где k _УВ - коэффициент сопротивления уводу одного колеса:

для грузовых k _УВ = 800…1500 Н^. град^-1.

Предельные значения боковых сил на колесах передней - F_s1 и задней - F_s2 (Н) оси, при которых колеса катятся еще без бокового скольжения, определяются из выражений:

 

F _{s 1} = 0,4 j. G ₁;

F _{s 2} = 0,4 j. G ₂, (50)

 

где j - коэффициент сцепления колес с дорогой, принимаемый в расчетах равным 0,6;

G_1, G₂ - силы тяжести от полной массы ПА, приходящиеся, соответственно, на переднюю, заднюю ось автомобиля, Н.

F_s1 = 0,4. 0,6. 35033 = 8407,92 Н;

F_s2 = 0,4. 0,6. 81743,8 = 19618,5 Н;

s₁ = 8407,92 / (1000 +1000) = 4,2 град.;

s₂ = 19618,5 / (1000 +1000+1000+1000) = 4,91 град.;

R_Э = 4,347 / (tg (40 - 4,2) + tg 4,91) = 5,4 м.

Путем сравнения предельного радиуса поворота при эластичных шинах с радиусом поворота при жестких шинах определяют поворачиваемость ПА:

 

R = L / tg q. (51)

 

R= 4,347 / tg 40 = 5,2 м.

В данном случае R_Э больше R, поэтому можно сказать, что пожарная насосная станция обладает недостаточной поворачиваемостью.

 

Выводы

 

В результате проведённых расчётов была спроектирована пожарная насосная станция, представленная на рисунке А1 и состоящяя из: кабины, двигателя с коробкой передач, топливных баков, шасси, отсеков для пожарного оборудования, двигателя насосной установки, насоса ПН-110. Более подробно поэлементный состав АЦ представлен в таблице 3.

В качестве базового шасси выбрано шасси типа «ЗИЛ - 4331». В качестве силового агрегата предлагается использовать наиболее удовлетворяющий по своим характеристикам, дизель «ЗИЛ 645 V 8 Д».

Разработанная АЦ отличается от аналогов модернизированным шасси, лучшими показателями подвижности и экономичности за счет наиболее полного соответствия современным тенденциям инженерного дизайна и использования двигателя ЗИЛ 645. Более подробный сравнительный анализ можно провести на основании численных значений представленных в таблице 2.

Проведенные расчеты показывают, что спроектированный автомобиль обладает удовлетворительными показателями тормозных свойств, устойчивости и управляемости и может быть рекомендован к использованию в частях МЧС и пожарной охраны.

 

Список литературы:

 

1. Осипов А.Г. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. - Иркутск.: ВСИ МВД России, 2007. -110 с.

2. Осипов А.Г. Методические указания по оформлению курсового и дипломного проектов. - Иркутск.: ВСИ МВД России, 2007. -16 с.

3. ГОСТ 12.2.047 - 86. ССБТ. Техника пожарная. Требования и определения.

4. ГОСТ 12.4. 009 - 85. ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов.

5. ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи. - М.: Издательство стандартов, 1968.

6. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД, Общие требования к текстовым документам. - М.: Издательство стандартов, 1968.

7. ГОСТ 2.106-68 ЕСКД. Текстовые документы. - М.: Издательство стандартов, 1968.

8. Пожарная техника: Учебник для высших учебных заведений МВД СССР / Под ред. М.Д. Безбородько. 2-е изд. Доп. и перераб. - М., 1989. - 335 с.

9. Автомобильный справочник НИИАТ. - М.: Транспорт, 1989. -220 с.

пожарный насосный обтекаемость шасси