Расчет тягово-скоростных свойств трактора и автомобиля

Курсовая работа содержит 19 листов пояснительной записки и 2 листа формата А1 графической части.

Содержит 2 раздела: Тягово-скоростные свойства автомобиля, Топливная экономичность автомобиля.

Содержание

Определим распределение полной массы автомобиля, а также снаряженной массы через передний и задний мосты.

Распределение полной массы:

Pз=(m0+mг)·0,75=19091·0,75=14318,25 кг

Pп=(m0+mг)·0,25=19091·0,25=4772,75 кг

Распределение снаряженной массы:

Pз=(m0+mг·1,1) 0,75=20000·0,75=15000 кг

Pп=(m0+mг·1,1)·0,25=20000·0,25=5000 кг

1.3 Определение вместимости и геометрических параметров платформы

По грузоподъемности mг выбираем вместимость платформы Vк в м3, из условия:

Vк=kг•mг ,

kг=0,6…0,75.

Vк=0,7•10=7 м3

Подбираем внутренние размеры платформы автомобиля в м:bк, hк, lк.

Vк=bк•hк•lк

Vк=2,57•0,5•5,44=6,99 м3

Ширина платформы bк=1,39•В. В-колея автомобиля по задним колесам. bк=1,39•1,85=2,57 м.

Высота кузова: hк=kк•mг, примем коэффициент kк=0,05 тогда hк=0,05•10=0,5 м.

Тогда длина платформы:

lк=Vк/(bк•hк) ,

lк=7/(2,57•0,5)=5,44 м

По внутренней длине lк определим базу L (расстояние между осями передних колес и осью задней тележки):

L=kL•lк ,

где: kL=0,75…0,8.

L=5.44•0.75=4.08 м.

1.4 Тормозные свойства автомобиля

Торможение - процесс создания и изменения искусственного сопротивления движению автомобиля с целью уменьшения его скорости или удержания неподвижным относительно дороги.

Тормозные свойства - совокупность свойств, определяющих максимальное замедление jт max автомобиля при его движении на различных дорогах в тормозном режиме, предельные значения внешних сил, при действии которых заторможенный автомобиль надежно удерживается на месте или имеет необходимые минимальные установившиеся скорости при движении под уклон.

Тормозной режим - режим, при котором ко всем или нескольким колесам подводятся тормозные моменты.

Оценочными показателями эффективности рабочей и запасной тормозных систем является установившееся замедление jт уст , соответствующее движению автомобиля при постоянном усилии воздействия на тормозную педаль, и минимальный тормозной путь Sт min - расстояние, проходимое автомобилем от момента нажатия на педаль до остановки.

Для автопоездов дополнительный оценочный показатель - время срабатывания тормозов tср - время от момента нажатия на тормозную педаль до достижения jт уст.

1.4.1 Установившееся замедление при движении автомобиля

Замедление jт уст на горизонтальной дороге:

jт уст=g•цсц/двр ,

Где g - ускорение свободного падения, м/с; цсц - коэффициент сцепления колес с дорогой; двр - коэффициент учета вращающихся масс. двр=1,05…1,25. jт max=6,5…7 м/с.

jт уст=9,81•0,7/1,15=5,97 м/с.

1.4.2 Минимальный тормозной путь

Длина минимального тормозного пути Sт min может быть определена из условия, что работа, совершенная машиной за время торможения, должна быть равна кинетической энергии, потерянной ею за это время.

Sт min=(V12-V22)/2•jт уст ,

Где V1,V2 - скорости автомобиля в начале и в конце торможения м/с.

Если торможение осуществляется на горизонтальной дороге (б=0) с замедлением jт уст=g•цсц/двр до остановки машины:

Sт min=двр•V12/2•g•цсц=0,051•двр•V12/цсц .

Sт min=0,051•1,15•142/0,7=16,4 м

Sт min=0,051•1,15•222/0,7=40,6 м

Sт min=0,051•1,15•242/0,7=48,3 м

1.5 Динамические свойства автомобиля

Динамические свойства автомобиля в значительной мере определяются правильным выбором количества передач и скоростным режимом движения на каждой из выбранных передач.

Для автомобилей сельскохозяйственного назначения с механической ступенчатой трансмиссией количество основных передач не превышает 5…6.

Последняя передача прямая, т.е. привод главной передачи осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя.

1.5.1 Выбор передач автомобиля

Передаточное число iтр трансмиссии автомобиля:

iтр=iк•iо ,

где: iк - передаточное число коробки передач; io - передаточное число главной передачи.

Передаточное число главной передачи:

io=0,105•rк•nv/Vmax=(р•nv/30•Vmax)•rк ,

где: rк - расчетный радиус ведущих колес, м; nv - частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности и максимальной скорости движения автомобиля. nv=2100 мин-1.

io=(3,14•2100/30•24)•0,495=4,35

Передаточное число трансмиссии на первой передаче:

iтр1=Dl max•G•rк/Mк max•зтр l ,

где: Dl max - максимальный динамический фактор, допустимый по условиям сцепления ведущих колес автомобиля.

iтр1=0,49•187091,8•0,495/1391,5•0,876=35,74

Dl max=цсц•лк ,

где: цсц - коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий цсц=0,5…0,75. лк - коэффициент нагрузки ведущих колес автомобиля; лк=0,65…0,8.

D1 max=0,7•0,7=0,49

Мк max - максимальный крутящий момент двигателя (Н•м); G - полный вес автомобиля, Н. зтр - КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче.

,

где: зх=0,95…0,97 - КПД двигателя при холостом прокручивании коленчатого вала; зц=0,98…0,985 - КПД цилиндрической пары шестерен; зк=0,975…0,98 - КПД конической пары шестерен; nц и nк - количество цилиндрических и конических пар, участвующих в зацеплении на первой передаче.

зтр 1=0,96•0,982•0,9752=0,876 ,

В первом приближении при предварительных расчетах передаточное число автомобиля будем подбирать по принципу геометрической прогрессии, образуя ряд:io,io•q,…iтр1, где q - знаменатель прогрессии; подсчитаем его по формуле:

где: z - число передач.

=1,7

Посчитаем КПД трансмиссии остальных передач.

iтр2= iтр1/q

iтр2=35,74/1,7=21,11

iтр3=21,11/1,7=12,47

iтр4=12,47/1,7=7,37

iтр5=7,37/1,7=4,35

1.5.2 Построение регуляторной характеристики дизеля в функции от частоты вращения

На оси абсцисс отметим три характерные точки, соответствующие nн, nx max, nMк max, через которые проведем вертикальные штрихпунктирные вспомогательные линии. Значение максимальной частоты вращения холостого хода nx max определим по формуле:

nx max=[(2+дp)/(2-дp)]•nн ,мин-1 ,

где: др - степень неравномерности регулятора др=0,05…0,08.

nx max=[(2+0,065)/(2-0,065)]•2100=2241 мин-1

Частота вращения при максимальном крутящем моменте:

nMк max= nн/Kоб , мин-1 ,

где: Kоб - коэффициент приспособляемости двигателя по частоте вращения. Kоб=1,3…1,6.

nMк max=2100/1,45=1448 мин-1.

Возьмем точки ni от 1448 через 163 в количестве 6 шт.

Промежуточные значения мощности Nei найдем из выражения:

Nei= Neн•(0,87+1,13•ni/nн- ni2/ nн2) •ni/nн , кВт.

Nei=260,7•(0,87+1,13•1448/2100-1448/21002)•1448/2100=211

Nei=260,7•(0,87+1,13•1611/2100-1611/21002)•1611/2100=229,7

Nei=260,7•(0,87+1,13•1774/2100-17742/21002)•1774/2100=244,7

Nei=260,7•(0,87+1,13•1937/2100-19372/21002)•1937/2100=255,3

Nei=260,7•(0,87+1,13•2100/2100-2082,42/21002)•2100/2100=260,7

Строим график Ne=f(n). Значения крутящего момента Mкi посчитаем по формуле:

Mкi=9550• Nei/ ni , Н•м.

Mкi=9550•211/1448=1391,5

Mкi=9550•229,7/1611=1361,5

Mкi=9550•244,7/1774=1317,1

Mкi=9550•255,3/1937=1258,5

Mкi=9550•260,7/2100=1185,6

Mкi=9550•0/2241=0

Текущие значения Nei и ni берем из графика Ne=f(n). Для построения зависимости Gт=f(n) определим значения Gт на характерных режимах. На номинальном режиме:

Gтн=gен• Neн/103 , кг/ч,

Gтн=225•260,7/1000=58,7

где gен - номинальный удельный эффективный расход топлива (г/кВт•ч). gен=225 г/кВт•ч. При работе на максимальном скоростном режиме:

Gтх=0,27•Gтн , кг/ч.

Gтх=0,27•58,7=15,8

На режиме Mк max (nMк max) рассчитаем по формуле:

Gт Mк max=1,1•Gтн•Км/Коб , кг/ч,

Gт Mк max=1,1•58,7•1,16/1,45=51,8

где: Км - коэффициент приспособляемости по моменту (Км=Мк max/Мкн). Км=1362,5/1170=1,16

Полученные значения откладываем на графике и условно соединяем прямыми линиями. Для построения регуляторной и корректорной ветвей зависимости ge=f(n) подсчитываем по промежуточным значениям.

gei=Gтi•103/ Nei , г/кВт•ч.

gei=52,2•1000/211=247,5

gei=55•1000/229,7=239,5

gei=56,2•1000/244,7=229,7

gei=57,3•1000/255,3=224,5

gei=58,7•1000/260,7=225

gei=15,8•1000/0=?

Таблица 1.

Динамический фактор автомобиля определяется на каждой передаче в процессе работы двигателя с полной нагрузкой при полностью открытой дроссельной заслонке.

Динамический фактор на первой передаче будет равен:

D=[(1391,5•35,74•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•22]/187282,7=0,49

D=[(1361,5•35,74•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•2,22]/187282,7=0,479

D=[(1317,1•35,74•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•2,52]/187282,7=0,464

D=[(1258,5•35,74•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•2,72]/187282,7=0,443

D=[(1185,6•35,74•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•2,92]/187282,7=0,417

D=[(0•35,74•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•3,12]/187282,7=0

Динамический фактор на второй передаче будет равен:

D=[(1391,5•21,11•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•3,42]/187282,7=0,289

D=[(1361,5•21,11•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•3,82]/187282,7=0,283

D=[(1317,1•21,11•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•4,22]/187282,7=0,273

D=[(1258,5•21,11•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•4,62]/187282,7=0,261

D=[(1185,6•21,11•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•4,92]/187282,7=0,246

D=[(0•21,11•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•5,32]/187282,7=-0,001

Динамический фактор на третьей передаче будет равен:

D=[(1391,5•12,47•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•5,82]/187282,7=0,17

D=[(1361,5•12,47•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•6,42]/187282,7=0,166

D=[(1317,1•12,47•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•7,12]/187282,7=0,161

D=[(1258,5•12,47•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•7,72]/187282,7=0,153

D=[(1185,6•12,47•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•8,42]/187282,7=0,144

D=[(0•12,47•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•8,92]/187282,7=-0,002

Динамический фактор на четвертой передаче будет равен:

D=[(1391,5•7,37•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•9,82]/187282,7=0,099

D=[(1361,5•7,37•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•10,92]/187282,7=0,096

D=[(1317,1•7,37•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•122]/187282,7=0,092

D=[(1258,5•7,37•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•13,12]/187282,7=0,087

D=[(1185,6•7,37•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•14,22]/187282,7=0,081

D=[(0•7,37•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•15,12]/187282,7=-0,006

Динамический фактор на пятой передаче будет равен:

D=[(1391,5•4,35•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•16,52]/187282,7=0,053

D=[(1361,5•4,35•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•18,42]/187282,7=0,05

D=[(1317,1•4,35•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•20,32]/187282,7=0,046

D=[(1258,5•4,35•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•22,12]/187282,7=0,042

D=[(1185,6•4,35•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•242]/187282,7=0,036

D=[(0•4,35•0,941/0,495)-0,55•1,293•6,66•25,62]/187282,7=-0,017

D=ш±двр•j/g - при неустановившемся движении (j?0);

D=ш - при установившемся движении (j=0).

Динамический фактор зависит от скоростного режима - частоты вращения коленчатого вала двигателя n и включенной передачи. Графическое изображение зависимости D=f(V) на разных передачах называют динамической характеристикой автомобиля. Между скоростью V и частотой вращения n коленчатого вала двигателя существует зависимость:

V=2•р•rк•n/iтр .

Скорость на первой передаче будет равна:

V=2•3,14•0,495•1448/35,74=2 м/мин

V=2•3,14•0,495•1611/35,74=2,2 м/мин

V=2•3,14•0,495•1774/35,74=2,5 м/мин

V=2•3,14•0,495•1937/35,74=2,7 м/мин

V=2•3,14•0,495•2100/35,74=2,9 м/мин

V=2•3,14•0,495•2241/35,74=3,1 м/мин

Скорость на второй передаче будет равна:

V=2•3,14•0,495•1448/21,11=3,4 м/мин

V=2•3,14•0,495•1611/21,11=3,8 м/мин

V=2•3,14•0,495•1774/21,11=4,2 м/мин

V=2•3,14•0,495•1937/21,11=4,6 м/мин

V=2•3,14•0,495•2100/21,11=4,9 м/мин

V=2•3,14•0,495•2241/21,11=5,3 м/мин

Скорость на третьей передаче будет равна:

V=2•3,14•0,495•1448/12,47=5,8 м/мин

V=2•3,14•0,495•1611/12,47=6,4 м/мин

V=2•3,14•0,495•1774/12,47=7,1 м/мин

V=2•3,14•0,495•1937/12,47=7,7 м/мин

V=2•3,14•0,495•2100/12,47=8,4 м/мин

V=2•3,14•0,495•2241/12,47=8,9 м/мин

Скорость на четвертой передаче будет равна:

V=2•3,14•0,495•1448/7,37=9,8 м/мин

V=2•3,14•0,495•1611/7,37=10,9 м/мин

V=2•3,14•0,495•1774/7,37=12 м/мин

V=2•3,14•0,495•1937/7,37=13,1 м/мин

V=2•3,14•0,495•2100/7,37=14,2 м/мин

V=2•3,14•0,495•2241/7,37=15,1 м/мин

Скорость на пятой передаче будет равна:

V=2•3,14•0,495•1448/4,35=16,5 м/мин

V=2•3,14•0,495•1611/4,35=18,4 м/мин

V=2•3,14•0,495•1774/4,35=20,3 м/мин

V=2•3,14•0,495•1937/4,35=22,1 м/мин

V=2•3,14•0,495•2100/4,35=24 м/мин

V=2•3,14•0,495•2241/4,35=25,6 м/мин

Таблица 2.

1.5.4 Краткий анализ полученных данных

С помощью динамической характеристики можно решать различные задачи, возникающие при эксплуатации автомобиля.

Поэтому после построения характеристики, обязательно должен быть выполнен ее анализ с использованием конкретных полученных данных и рассмотрены возможные случаи применения в реальных условиях эксплуатации автомобиля.

1. Автомобиль будет работать в заданных дорожных условиях, характеризуемых приведенным коэффициентом дорожных сопротивлений ш1=0,03, ш2=0,04, ш3=0,05, максимальные скорости он сможет развивать 24 м/с со значениями коэффициента Г=1 и Г=2.

2. Определить значение динамического фактора Dц, ограничиваемое сцеплением цсц ведущих колес с дорогой.

Для автомобиля с задними ведущими колесами:

Dц= цсц•лк-Рw/G

где: лк - коэффициент нагрузки ведущих колес.

Dц=0,7•0,7-2728,1/187282,7=0,475

3. Определим из динамической характеристики:

- максимальную скорость при установившемся движении в наиболее типичных для данного вида автомобиля дорожных условиях. Скорость будет равна: V=24 м/с. Значения f при этом для различных дорожных условий принимаются из соотношения:

ш=(1,2…1,3)•f

ш=0,03

ш=0,04

ш=0,05

- динамический фактор на прямой передаче при наиболее употребительной для данного автомобиля скорости движения равен: D=0,036.

- максимальное значение динамического фактора на прямой передаче D=0,053 и соответствующая скорость движения V=16,5 м/с.

- максимальное значение динамического фактора на низшей передаче D=0,49.

- максимальные значения динамического фактора на промежуточных передачах: D=0,289 - для второй передачи, D=0,17 - для третей передачи, D=0,099 - для четвертой передачи.

1.Скотников В.А., Мащенский А.А., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986.

2.Литвинов А.С., Фаробин Я.Е., Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. М.:Машиностроение, 1989.

3.Мащенский А.А., Солонский М.А., Поздняков Н.А. Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля. Мн:БГАТУ, 2002.