Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Курсовая работа

«Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105
»

Введение

Автомобильный транспорт играет значительную роль в развитии экономики нашей страны. Высокие темпы автомобилизации в последние десятилетия объясняются большей, в сравнении с другими транспортными средствами, эффективностью и возможностью автономной работы и мобильностью автомобиля. Поэтому парк автомобилей и объем перевозок грузов и пассажиров автомобильным транспортом растет быстрее, чем на других видах транспорта. Увеличение автомобильного парка приводит к повышению интенсивности движения, росту загруженности дорог автомобилями. Темпы роста производства автомобилей и автомобильного парка значительно превышают темпы роста сети автомобильных дорог.

Наряду с положительной ролью, которую автомобильный транспорт играет в развитии экономики, существуют и негативные факторы, связанные с процессом автомобилизации, например, загрязнение окружающей среды, возникновение градостроительных проблем, связанных с обустройством городских улиц и дорог, выделением площадок для стоянок автотранспортных средств, дефицит нефтепродуктов и т.д.

К числу наиболее отрицательных факторов, обусловленных автомобилизацией, относятся дорожно-транспортные происшествия, их последствия, характеризующиеся ранением и гибелью людей, материальным ущербом от повреждения транспортных средств, грузов, дорожных сооружений, выплатой пособий по инвалидности и временной нетрудоспособности.

Автомобильный транспорт является наиболее опасным из всех видов транспорта, а материальный ущерб от дорожно-транспортных происшествий превышает 2% валового национального продукта. Решение проблемы повышения безопасности дорожного движения имеет большую социальную и экономическую значимость и является одной из кардинальных проблем автомобилизации.

1. Выбор исходных данных

Для расчетного определения основных оценочных показателей тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 используются численные значения параметров конструкции автомобиля, приводимые в справочной литературе. Конструктивные параметры автомобиля и его эксплуатационные свойства представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры автомобиля

Автомобиль КАМАЗ 43105
Топливо Дизельное
Колесная формула 6×6
Полная масса, кг 15530
Габаритные размеры, мм 7975×2500×3530
Колея, мм 2010
Мощность, кВт, при об/мин 154/2600
Крутящий момент, Н∙м, при об/мин 637/1800
Коробка передач механическая, 5-ступенчатая
передаточные числа 7,82; 4,09; 2,5; 1,53; 1,00
Раздаточная коробка механическая, 2-ступенчатая
передаточные числа 1,690; 0,917
Главная передача двойная
передаточное число 7,22
Шины 1220х400–533
Максимальная скорость, км/ч 85
Максимальный преодолеваемый подъем, ° 35
Путь выбега со скорости 50 км/ч, м 650
Время разгона до скорости 60 км/ч, с 40

2. Тягово-скоростные свойства

2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

тяговый приемистость автомобиль выбег

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость мощности двигателя Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 от частоты вращения коленчатого вала Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 при полной подаче топлива или горючей смеси. На внешней скоростной характеристике приводится также зависимость крутящего момента Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105
от частоты вращения коленчатого вала Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

По формуле (1) находят значение крутящего момента Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 при максимальной мощности двигателя:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (1)

где Nemax
– максимальная мощность двигателя, кВт;

nN
– частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин.

Далее находят коэффициент приспособляемости по моменту:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (2)

где Memax
– максимальный крутящий момент, Н∙м;

MeN
– величина крутящего момента при максимальной мощности, Н∙м.

Коэффициент запаса крутящего момента:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105(3)

Коэффициент приспособляемости по частоте определяется:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105(4)

Так как двигатель дизельный и установлен на грузовом автомобиле, то он снабжен ограничителем максимальной частоты вращения коленчатого вала, следовательно коэффициенты «а
», «b
» и «с
» нужно вычислять по формулам:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105; (5)

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (6)

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (7)

После определения коэффициентов a
, b
и c
проводится их проверка по формуле (8):

a + b– c=1; (8)

0488 + ×1,845 – ×1,333 = 1.

По формуле (9), задавшись значением частоты вращения Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, находят величину мощности Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. В качестве начального значения принимают Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 об/мин.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (9)

По формуле (1а) находят величину крутящего момента Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, соответствующую Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 об/мин:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105(1а)

Далее вычисления проводятся для всех значений Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.Результаты вычислений параметров внешней скоростной характеристики двигателя представлены в таблице П. 1. После этого строят внешнюю скоростную характеристику двигателя (рис. 1).

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 1 Внешняя скоростная характеристика двигателя с ограничителем частоты вращения коленчатого вала: 1 – Ne
=f(V); 2 – Me
=f(V)

2.2 Потери мощности и КПД трансмиссии

При оценке потерь в трансмиссии автомобиля определяют, через какие агрегаты и механизмы передается мощность от двигателя к ведущим колесам. После этого строят упрощенную схему трансмиссии (рис. 2).

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 2 Упрощенная схема трансмиссии автомобиля КАМАЗ 43105:

1 – двигатель, 2 – главная передача переднего моста, 3 – сцепление,

4 – коробка передач, 5, 6, 7, 8 – карданные передачи, 9 – раздаточная коробка, 10 – главная передача заднего моста

Из анализа схемы трансмиссии следует, что мощность от двигателя к ведущим колесам подводится через сцепление, коробку передач, карданную передачу, раздаточную коробку, главную передачу, дифференциал и полуоси. При этом возникают потери в зубчатых механизмах коробки передач, раздаточной коробки, главной передаче, а так же в шарнирах карданной передачи.

В трехвальной коробке передач на 1, 2, 3 и 5 передачах мощность передается через две пары шестерен и Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. В карданной передаче мощность передается через шесть карданных шарниров и Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Главная передача двойная, имеет одну коническую и одну цилиндрическую пару шестерен, потери в ней оценивают величиной Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

В раздаточной коробке потери в трансмиссии определяются величиной Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

В рассматриваемой трансмиссии общая величина потерь зависит от того, какая передача включена в коробке передач. Общий КПД трансмиссии при включении прямой передачи определяется выражением:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

При работе коробки на 1, 2, 3 и 5 передачах:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

При включении переднего моста:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

2.3 Уравнения силового и мощностного балансов

Все параметры тягово-скоростных свойств можно определить с помощью уравнения силового баланса

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (10)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – тяговая сила при установившейся скорости движения автомобиля, Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

f
а


Rzi

– сила сопротивления качению, Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105
G
а

sinα

G
а

i
– сила сопротивления подъему, Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – сила сопротивления дороги, Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – сила лобового сопротивления воздуха при отсутствии ветра, Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – сила сопротивления разгону, Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105– динамический радиус колеса, М;

Разность Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 называется свободной силой тяги.

Удельное значение свободной силы тяги, равное отношению Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, называется динамическим фактором по тяге:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (11)

При умножении всех членов уравнения (10) на выражение Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 получается уравнение мощностного баланса автомобиля:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (12)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105– мощности сопротивления подъему, качению, воздуху, разгону, дороге, кВт;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – тяговая мощность, подводимая к ведущим колесам, кВт.

С помощью уравнений силового и мощностного балансов можно находить все оценочные параметры тягово-скоростных свойств. Уравнения (10) и (12) являются дифференциальными уравнениями первого порядка с коэффициентами, нелинейно зависящими от скорости v
и ее первой производной j
. Так как отсутствуют точные выражения Ne

=
f
(
n
),
то и решение этих уравнений в общем виде затруднительно.

Для выхода из этого положения были разработаны аналитические и графические методы решения уравнений силового и мощностного балансов.

2.4 Подготовка исходных данных для определения
скоростных и тягово-динамических характеристик

Для шины 1220х400–533 из источника [1] находят, что наружный диаметр колеса D=1200±10 мм, свободный радиус Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 мм, статический радиус Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105мм.

На дороге с твердым покрытием можно считать Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105м.

Кинематический радиус качения колеса находят по формуле (13):

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 м. (13)

Далее принимают следующие значения коэффициентов и параметров:

– коэффициент коррекции Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105;

– коэффициент, учитывающий влияние скорости движения, kf
=6∙10-6
;

– коэффициент обтекаемости kв
=0,6 Н∙с2
4
;

– лобовая площадь автомобиля Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 м2
,

где В – колея автомобиля, м;

Нг
– габаритная высота, м;

– фактор обтекаемости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 Н∙с2
2
;

– коэффициент сопротивления качению радиальной шины 1220х400–533 при небольшой скорости движения Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105;

– продольный уклон дороги Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105;

– коэффициент суммарного сопротивления дороги

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105; (14)

– сила сопротивления дороги

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (15)

Свободная сила тяги Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 определяется выражением:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (16)

а динамический фактор D по формуле (17)

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (17)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – вес автомобиля, Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 Н.

2.5 Построение тяговой и динамической характеристик автомобиля

Тяговой характеристикой автомобиля называется зависимость свободной силы тяги от скорости движения на различных передачах в заданных дорожных условиях.

После включения в коробке передач первой передачи задаются значениями частоты вращения коленчатого вала двигателя Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, которые выбирают из интервала Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Для заданного автомобиля он будет равен Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Пусть Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 об/мин и при этой частоте вращения автомобиль будет двигаться со скоростью

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105,

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – общее передаточное число трансмиссии при работе коробки передач на первой передаче.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 м/с.

Затем определяют тяговую силу, используя значение момента Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 из таблицы П. 1

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 Н.

Находят силу сопротивления воздуха

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 Н.

Свободная сила тяги

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 Н.

Динамический фактор

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Затем для значения Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 об/мин определяют величины Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Таким образом, перебирая все значения Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 вплоть до Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 об/мин, получают данные для построения зависимостей Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 при движении автомобиля на первой передаче. Такие же вычисления выполняют при работе коробки передач на второй, третьей, четвертой и пятой передачах, а также первой пониженной передаче.

Полученный массив данных позволяет построить зависимости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 на всех передачах. Результаты расчетов по формулам (11) – (14) приводятся в таблице П. 2. Далее приводятся тяговая (Рис. 3) и динамическая (Рис. 4) характеристики автомобиля.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 3. Тяговая характеристика автомобиля: 1н, 1 – 5 − Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105соответственно на первой пониженной, первой-пятой передачах; Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 4. Динамическая характеристика автомобиля КАМАЗ 43105:

1н, 1–5 – зависимость D=f(v) соответственно на первой пониженной, первой-пятой передачах; 6 – зависимость ψ =f(v); 7-зависимость ψ=0,025; 8 – зависимость ψ=f(v) при уклоне 3%

3. Параметры приемистости

Под приемистостью автомобиля понимают его способность быстро увеличивать скорость движения. Оценочными показателями являются максимально возможное ускорение Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, время разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и путь разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

3.1 Построение зависимости ускорения от скорости движения

Если разделить обе части равенства (10) на силу тяжести Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, то получим уравнение силового баланса в безразмерной форме:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (18)

Величину ускоренияj
можно найти из решения уравнения (18):

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (19)

где: Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105– коэффициент учета вращающихся масс автомобиля:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (20)

где: δВР1

– коэффициент учета вращающихся масс трансмиссии автомобиля приведенные к маховику двигателя;

δВР2

– коэффициент учета вращающихся масс приведенных к колесам;

с учетом, чтоОценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 имеем:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Расчеты производятся по формуле (19) для каждой передачи и приводятся в таблице П. 3. Далее строится зависимость Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (рис. 5).

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 5. Зависимость ускорения от скорости движения автомобиля КАМАЗ 43105:

1–5-зависимость j=f(v) на соответствующих передачах.

3.2 Построение разгонной характеристики

Более удобными и наглядными оценочными показателями приемистости являются время Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и путь разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 автомобиля в заданном интервале скоростей. Эти показатели могут быть определены опытным или расчетным путем. Из расчетных, наиболее простым, является графико-аналитический метод Н.А. Яковлева [2].

На выделенной передаче в интервале скоростей от v
н

до v
к

(см. рис. 5) кривую Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 разбивают на 8 участков, предполагая, что движение автомобиля в пределах выделенных участков равноускоренное, находят для каждого из них средние значения ускорений Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Тогда Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, м/с2

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – ускорения в начале и конце участка, м/с²;

Время прохождения выделенного участка:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, с. (21)

Общее время Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 прохождения всех участков в интервале скоростей при разгоне на i
-йпередаче равно сумме

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

, (22)

где n
– число участков.

Путь Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, м, проходимый автомобилем за время Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, определяют по формуле:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (23)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105– средняя скорость прохождения участка, м/с.

Путь Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, м, проходимый при движении автомобиля на i
передаче в интервале скоростей от Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 до Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, равен сумме

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (24)

При переключении передач автомобиль движется в режиме выбега, его скорость уменьшается на величину Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и за время переключения передачи он проходит путь Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Время, затрачиваемое на переключение передачи, Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 с для автомобилей с дизельными двигателями.

Потеря скорости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 при переключении с 1-й на 2-ю передачу определяется выражением

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (25)

а при переключении со 2-йна 3-ю передачу и для всех остальных по формуле:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (26)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – скорость начала выбега, м/с;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105– сила трения в трансмиссии при скорости движения автомобиля, близкой к нулю, Н

Ртр0
=102 – сила трения в трансмиссии при скорости движения автомобиля, близкой к нулю, Н;

Ктр
=11 – коэффициент, учитывающий влияние скорости на силу трения, Н∙с/м;

следовательно Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, Н

Пройденный в процессе переключения передач путь определяется по формуле

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (27)

3.3 Моделирование процесса разгона

Разгон начинают с места на первой передаче. Переключение передач с низшей на высшую производят при частоте вращения коленчатого вала двигателя, равной Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. При трогании с места и при переключении передач пренебрегают процессом пробуксовывания сцепления и считают, что после включения передачи к колесам подводится мощность двигателя, соответствующая полной подаче топлива.

Процесс разгона автомобиля показан на рис. 6 и состоит из движения с ускорением от начальной Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 до конечной скорости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 на каждой передаче и движения в режиме выбега. При разгоне на каждой передаче по формуле (22) определяется время разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, а по формуле (24) путь разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

В процессе выбега происходит разрыв потока мощности к ведущим колесам, уменьшается скорость движения автомобиля на величину Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, и он проходит путь Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Ускорения, соответствующие троганию автомобиля с места при пробуксовке сцепления, занимают незначительное время. Поэтому расчет разгона начинается с минимальной скорости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

После включения первой передачи в коробке передач разгон начинается при частоте вращения вала двигателя Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105= 1000 об/мин и начальная скорость разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 определяется выражением

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Конечная скорость разгона на первой передаче Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 равна

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

При переключении с первой передачи на вторую автомобиль начинает двигаться в режиме выбега и при этом считается, что конечная скорость разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105равна начальной скорости выбега Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, т.е. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, а уменьшение скорости движения при выбеге Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 находится по формуле (25).

Конечная скорость выбега Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 определяется разностью Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, а пройденный путь по формуле (27).

На второй передаче начальная скорость разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 принимается равной конечной скорости выбега Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, т.е. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Конечная скорость разгона на второй передаче Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 равна

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105,

При переключении со второй на третью передачу автомобиль начинает двигаться в режиме выбега. Конечная скорость разгона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 принимается равной начальной скорости выбега Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, т.е. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, а снижение скорости движения Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 находится по формуле (26).

Конечная скорость выбега автомобиля Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и пройденный путь Sп
определяются также, как и для первой передачи.

При переходе со второй на третью и далее на остальные высшие передачи все процедуры расчетов повторяются, как при определении параметров режима выбега на второй передаче.

После определения значений Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и параметров режима выбега на всех передачах строят график времени и пути разгона (рис. 7). Результаты вычислений параметров разгона автомобиля КАМАЗ 43105 представлены в таблице П. 4.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 6. Моделирование процесса разгона автомобиля: 1–5 – Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 соответственно на первой-пятой передачах

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 6. Разгонная характеристика автомобиля КАМАЗ 43105:

1 – tp
=f(v) – зависимость пути разгона от скорости на 1–5 передачах;

2 – Sp
=f(v) – зависимость пути разгона от скорости на 1–5 передачах

4. Измерители тягово-скоростных свойств

4.1 Определение максимальной скорости

Максимальная скорость движения автомобиля Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105по возможностям двигателя, трансмиссии и шин находится по формуле:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (28)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – общее высшее передаточное число трансмиссии

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

При движении по заданной дороге значение Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105определяют по формуле (29), в которой значение момента Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (29)

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Из полученных результатов в качестве окончательного принимается наименьшее значение, т.е. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 км/ч.

4.2 Использование тяговой характеристики автомобиля

Тяговая характеристика (рис. 3) определяет тяговые возможности автомобиля на всех передачах и позволяет оценивать его тягово-скоростные свойства.

После нанесения зависимости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 на график Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 определяем, что на данной дороге автомобиль может двигаться на 1,2,3, 4 и 5 передачах. Максимальная скорость движения на заданной дороге

Vmax
= 24,17 м/с = 87,012 км/ч.

Для скорости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, определив значение Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, находим величину уклона Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, который может дополнительно преодолеть автомобиль на заданной дороге, и ускорение Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 при скорости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

При скорости Vi
на четвертой передаче величина Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105= =4469,5Н.

Когда скорость движения постоянна, то ускорение j
и сила РИ

равны нулю. Тогда из формулы (10) следует, что Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, и после преобразования этого равенства получается

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Так как величина f
а
уже учтена в силе сопротивления заданной дороги, то Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105i
. Из этого выражения находят величину дополнительного преодолеваемого уклона

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (30)

Если Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 используется на разгон автомобиля, то Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Из этого равенства определяется ускорение j
, которое соответствует при разгоне скорости движения vi

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (31)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105подсчитывается по формуле (20) при движении автомобиля на пятой передаче:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 м/с2
.

4.3 Использование динамической характеристики

Если на график динамической характеристики нанести зависимость Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105
, то можно определить, что движение автомобиля возможно на 1, 2, 3, 4 и 5 передачах, а максимальная скорость движения на заданной дороге Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105м/с = 87,012 км/ч.

При скорости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105=0,6Vmax
величина Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Значение Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 используется для определения величины дополнительного уклона i
, который может преодолеть автомобиль, двигаясь со скоростью vi

на заданной дороге, ускоренияj
в момент разгона со скоростью vi

, а также вес прицепаОценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, который можно буксировать на заданной дороге со скоростью vi

.

При движении с постоянной скоростью ускорение j
= 0 и из формулы (16) следует, что Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Так как значение f
а

было учтено в коэффициенте суммарного дорожного сопротивления заданной дороги, то

D
изб

=
i
. (32)

i = 0,029 = 2,9%

Из решения уравнения (18) находится ускорение j
, соответствующее скорости движения vi

:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 м/с2
,

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – коэффициент учета вращающихся масс, подсчитанный по формуле (18) при движении автомобиля на пятой передаче.

Для определения максимальной скорости движения на уклоне 3% на график динамической характеристики необходимо нанести зависимость Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105
при уклоне i=0,03. Тогда по графику Vmax
= 20,6 м/с = 74,16 км/ч.

5. Определение предельного угла подъема автомобиля

5.1 Преодоление подъемов

Определение углов подъема по возможностям двигателя, трансмиссии и шин

При определении максимально преодолеваемых подъемов считают, что автомобиль двигается равномерно и с небольшой скоростью. В этом случае силы Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 равны нулю и из формулы (10) следует, что

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. (33)

Разделив все члены этого уравнения на Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и решая его относительно Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, получают

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (34)

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105,

αmax
= 33,02°

Предельные углы подъема по сцеплению ведущих колес с опорной поверхностью

При преодолении подъема считают, что автомобиль двигается с небольшой и постоянной скоростью, коэффициенты сцепления ведущих колес с дорогой Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 и коэффициенты сопротивления качениюf
a
постоянны по всей длине подъема.

Для одиночного трехосного полноприводного автомобиля

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (35)

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105,

αкрφ
= 31,68.

5.2 Определение массы прицепа

Вес прицепа Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, который может буксировать автомобиль со скоростью vi

= 50 км/ч на заданной дороге, приближенно определяется по формуле [3].

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (36)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – динамический фактор с некоторым запасом, компенсирующим неучтенное возрастание сопротивления движению автопоезда.

Задаваясь скоростью Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 по графику динамической характеристики, определяем соответствующее значение динамического фактора Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

V=50 км/ч.=13,8 м/с.

По графику динамической характеристики автомобиля определим D:

D=0,063–0,025=0,038

Вводим запас динамического фактора, равный 0,01, который рассматривается как резерв тяги на случай возможных колебаний сопротивления движению автомобиля, вызываемых появлением участков дороги с большим коэффициентом сопротивления, по сравнению с заданными его значениями по типу основной части дороги. С учетом запаса величина динамического фактора D' = D – 0,01.

D'=0.038–0.01=0.028

Тогда максимально возможный общий вес прицепа Gп
при движении автопоезда с равномерной скоростью Vопределяемый по формуле (36) равен:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105Н.

После нахождения веса прицепа определяют его массу:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105кг.

5.3 Определение предельного угла подъема автомобиля с прицепом

Предельный угол подъема, преодолеваемый по сцеплению ведущих колес автопоездом, состоящим из полноприводного тягача и прицепа равен:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (37)

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Угол подъёма заданного автомобиля с прицепом, масса которого равна 50% массы автомобиля равен:

αмах
=20,3°.

6. Определение пути выбега автомобиля

Путь выбега определяется при движении автомобиля накатом на горизонтальном участке дороги с асфальтобетонным покрытием со скорости 50 км/ч до полной остановки. Длина пути выбега позволяет оценить совершенство конструкции и техническое состояние шасси автомобиля. При движении автомобиля накатом двигатель отсоединяется от трансмиссии, мощность к ведущим колесам не подводится и он движется с замедлением Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Уравнение силового баланса в режиме выбега:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (38)

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – коэффициент учета вращающихся масс в режиме выбега;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – сила трения в трансмиссии в режиме выбега (нейтральное положение в коробке передач), Н;

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, Н

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – скорость движения автомобиля, м/с.

Из решения уравнения (38) относительно замедления Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 следует:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105,

где Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 – суммарный коэффициент дорожного сопротивления.

Выбег начинается со скорости 50 км/чОценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105. Для диапазона скоростей от 0 до 14 м/с строим зависимость Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105
(рис. 8). Данные для построения зависимости j
з

=
f
(
V
)
приводятся в таблице П. 5.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 8. График изменения замедления автомобиля при движении в режиме выбега

Разбиваем интервал скоростей на 7 участков и находим длину выбега Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, м по формулам:

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (39)

где ΔSi
– пути выбега на каждом участке, м

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (40)

где V
ср

i

– среднее значение скорости на участке, м/с

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105;

Δti
– время выбега на участке, с

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, (41)

где jср
– среднее значение замедления на участке. м/с2

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105.

Sв
= 634.169 м

Результаты вычислений по формулам (39) – (41) приведены в таблице П. 6.

7. Определение величины динамического подъема

Динамическим подъёмом называется прохождение подъёма с разгона. На ровном участке дроги происходит разгон автомобиля до максимально возможной скорости Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, и на этой скорости он входит на подъём. На подъёме скорость уменьшается и движение автомобиля становится замедленным.

Расчетным методом можно определить величину динамически преодолеваемого подъема с помощью динамической характеристики (рис. 9). Для этого на график Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, построенный для пятой передачи, на которой будет преодолеваться подъем, наносят характеристики дорог ψ1
и ψ2
с разными значениями углов подъема.

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 9. Динамическая характеристика, соответствующая 5 повышенной передаче, выбранной для преодоления подъёма: 1 – ψ1
на горизонтальном участке дороги; 2 – ψ2
на подъёме 1,2Dmax

Кривую динамического фактора (см. рис. 9) разбивают на 6 участков и для значений Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 по формуле (17) определяют величину ускорения Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105, которое имеет отрицательное значение, что указывает на замедленное движение автомобиля.

После этого строят зависимость Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105 (рис. 10).

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105

Рис. 10. График замедления автомобиля при динамическом преодолении подъема

Интервал скоростей от Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105до Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105разбивают на 5–6 участков, а затем по формулам (37) и (38) находят путьSдп,
равный длине динамически преодолеваемого подъема. Sдп
= 1219,3 м.

Результаты вычислений параметров динамического подъёма автомобиля представлены в таблице П. 7.

8. Сравнение расчетов с конкретными данными

Результаты сравнения расчётных данных с конкретными значениями краткой технической характеристики представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Показатель Значение показателя
Расчётное значение Из краткой технической характеристики
Максимальная скорость, Vmax, км/ч 87 85

Угол максимально преодолеваемого подъёма,

Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля КАМАЗ 43105max°

33,02 35
Выбег со скорости 50 км/ч, Sв
, м
634,16 630
Время разгона автомобиля до 60 км/ч, tp
, с
37 40

Список литературы

1. НИИАТ. Краткий автомобильный справочник / А.Н. Понизовкин, Ю.М. Власко, М.Б. Ляликов [и др.]. – М.: Транскомсалдинг, 1994. –779 с.

2. Яковлев, Н.А. Теория автомобиля: учебник для вузов / Н.А. Яковлев, Н.В. Диваков. – М.: Высш. шк., 2001. – 299 с.

3. Фалькевич, Б.С. Теория автомобиля: учебник для вузов / Б.С. Фалькевич. – М.: Машгиз, 2003. –239 с.

Оставьте свой комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

80 − 71 =