Определение параметров автомобиля при подготовке исходных данных

Расчетное определение эксплуатационных свойств автомобиля

Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

На тягово-скоростные свойства автомобиля самое существенное влияние оказывают тип и мощность двигателя, тип трансмиссии (механическая или автоматическая), количество передач и численные значения передаточных чисел механической трансмиссии, ее КПД, колесная формула и конструкция шин, параметры обтекаемости и другие факторы. Показателями тягово-скоростных свойств автомобиля являются максимальная скорость, преодолеваемое суммарное дорожное сопротивление на первой передаче, время и путь разгона автомобиля до максимальной скорости.

При расчете тягово-скоростные свойства автомобиля и определение возможности его движения в заданных условиях (y и j_х ) необходимо предварительно найти в литературе или рассчитать следующие параметры:

коэффициент полезного действия трансмиссии h_тр ;

фактор сопротивления воздуха W_в ;

радиус колеса r_d ;

коэффициент учета вращающихся колес d_вр ;

распределение массы автомобиля по мостам и значение коэффициентов перераспределения нагрузки m_p для передней (m_{p 1} ) и (m_{p 2} ) задней осей.

Для определения эффективных значений момента и мощности в заданном диапазоне частоты вращения коленчатого вала ДВС можно воспользоваться либо реальной внешней скоростной характеристикой, полученной справочной литературы, либо рассчитать ее по формуле Лейдермана. При этом необходимо помнить, что дизель всегда работает с регулятором. Поэтому расчет внешней характеристики должен производиться в диапазоне частот вращения: (0,2-1,0) n_N - для дизелей.

На внешней скоростной характеристике должны быть нанесены не только кривые N_e =f(n_o ) и M_e =f(n_o ), но также N_o =f(n_o ) и M_o =f(n_o ).

Тягово-скоростные свойства рассчитывают для полностью груженого автомобиля. Расчет производится на ПК по программе. По результатам программы строятся графики.

Определение параметров автомобиля при подготовке исходных данных

2.2.1. Коэффициент полезного действия трансмиссии.

КПД трансмиссии можно рассчитать по формуле:

h_тр =0,96^k *0,97^l *0,995^m , (1)

где k – количество пар цилиндрических шестерен, участвующих в передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам;

l- количество пар конических шестерен;

m – количество шарниров.

k =6;

l=3;

m =10;

h_тр =0,96⁶ *0,97³ *0,995¹⁰ =0.782*0,913*0,951=0,67

2.2.2. Фактор сопротивления воздуха.

Он определяется по формуле:

W_в =K_в *F_a , (2)

где K_в - коэффициент сопротивления воздуха;

F_a - площадь Миделева сечения автомобиля;

K_в =0,7 Нс² /м⁴ .

Фактор обтекаемости W_в количественно характеризует аэродинамические качества автомобиля и служит для определения сил и мощностей сопротивления воздуха.

Площадь Миделева сечения автомобиля, определяется по формуле:

F_a = Н_г *B_г *K_F , (3)

где B_г - габаритная ширина автомобиля;

Н_г - габаритная высота автомобиля;

K_F -коэффициент использования площади Миделя;

B_г =2м;

Н_г =3,71м;

K_F =0,8;

F_a =2*3,71*0,8=5,93 м² ,

W_в =0,7*5,93=4,15 Нс² /м² ,

2.2.3. Радиус колеса.

При анализе силовых и мощностных параметров взаимодействия колеса с опорной поверхностью необходимо пользоваться понятием динамического радиуса, который определяется по формуле:

r_d =Д_ш /2-В_ш D(1-l), (4)

где D- коэффициент широкопрофильности;

l - коэффициент радиальной деформации шин;

B_ш -ширина профиля шины;

Д_ш -посадочный диаметр обода шины;

D=0,85;

l= 0,14;

B_ш =0,390 м;

Д_ш =0,508 м;

r_d =0,508/2+0,390*0,85(1-0,14)=0.539 м.

2.2.4. Коэффициент учета вращающихся колес.

Этот коэффициент показывает, во сколько раз сила, необходимая для разгона с заданным ускорением как поступательно движущихся масса автомобиля, больше силы, необходимой для разгона только поступательно движущихся масс. Он рассчитывается по формуле:

d_вр =1+m(U_k ² t₁ +t₂ )/m_a , (5)

t₁ =I_m *U_dk ² * U_гп ² *h_тр / m_a * r_d * r_к , (6)

t₂ =åI_к / m_a * r_d * r_к , (7)

где I_m - момент инерции маховика двигателя, кгм² ;

åI_к - суммарный момент инерции всех колес автомобиля, кгм² ;

m_a - масса полностью груженного автомобиля;

m= m_a ;

m_a =15320кг;

Передаточные числа коробки передач на различных передачах:

U_кп1 =5,61; U_кп5 =0,723;

U_кп2 =2,98;

U_кп3 =1,64;

U_кп4 =1,0;

t₁ =0,04-0,06, t₂ =0,03-0,05. Меньшие значения относятся к более тяжлым автомобилям.

t₁ =0,04, t₂ =0,03.

d_вр1 =1+15320 ((5,61)² *0,04+0,03)/ 15320=2,28,

d_вр2 =1+15320((2,98)² *0,04+0,03)/ 15320=2,25,

d_вр3 =1+15320((1,64)² *0,04+0,03)/ 15320=1,

d_вр4 =1+15320((1)² *0,04+0,03)/ 15320=1,04,

d_вр5 =1+15320 ((0,723)² *0,04+0,03)/ 15320=1,05,

2.2.5. Распределение массы автомобиля по мостам.

Распределение нагрузки по мостам от массы автомобиля необходимо знать для подбора шин и определения по их размерам радиусов колеса – кинематического и динамического. Для грузовых автомобилей распределение нагрузки между мостами зависит главным образом от того, на каких дорогах они будут эксплуатироваться. У автомобилей, предназначенных для движения по дорогам I и II категории, нагрузка, приходящаяся на задний ведущий мост, составляет (0,62-0,7)m_a , а у автомобилей, предназначенных для движения по дорогам всех пяти категорий, кроме выполненных на шасси легковых автомобилей, составляет (0,7-0,75 т)m_a . Нагрузка на ведущий мост тем больше, чем чаще придется двигаться автомобилю по дорогам низших категорий. Увеличение нагрузки улучшает проходимость автомобиля, а ее уменьшение повышает грузоподъемность.

m_{k 1} - масса, приходящаяся на передний мост;

m_{k 2} - масса, приходящаяся на задний мост;

m_{k 1} =4835 кг;

m_{k 2} =10485 кг;

Продольные координаты центра масс груженного автомобиля a и b при известном распределении полной массы по мостам определяют по следующим зависимостям:

a= L_a * m_k2 / m_a , (8)

b= L_a * m_k1 / m_a, (9)

где L_a - база автомобиля;

L_a =4925 мм;

a=4925*10484/15320=3370мм,

b=4925*4835/15320=1554 мм,

Нормальные реакции дороги на колеса переднего (R_{z 1} ) и заднего (R_{z 2} ) мостов движущегося с ускорением автомобиля:

m_{p 1} = R_{z 1} / m_{k 1} *g, (10)

m_{p 2} = R_{z 2} / m_{k 2} *g, (11)

где m_{p 1} и m_{p 2} – коэффициенты перераспределения реакций соответственно переднего и заднего мостов.

m_{p 1} =1/(1+0,3*j_х ), (12)

m_{p 2} =1/(1-0,3*j_х ), (13)

где j_х – коэффициент сцепления шин с дорогой.

Значения коэффициентов сцепления шин с дорогой:

1).Мокрая дорога с асфальтобетонным и цементобетонным покрытием:

j_х =(0,35-0,45);

j_х =0,4;

m_{p 1} =1/(1+0,3*0,4)=0,89,

m_{p 2} =1/(1-0,3*0,4)=1,14,

Нормальные реакции дороги на колеса переднего и заднего мостов, движущегося с ускорением автомобиля или в случае трогания находятся по следующим формулам:

R_{z 1} = m_{p 1} * m_{k 1} *g, (14)

R_{z 2} = m_{p 2} *m_{k 2} *g, (15)

R_{z 1} = 0,89*4835*9,8=42170 Н,

R_{z 2} =1,14*10485*9,8=117138 Н.

2). Дорога покрытая снегом (сухой):

j_х =(0,2-0,3);

j_х =0,2;

m_{p 1} =1/(1+0,3*0,2)=0,94,

m_{p 2} =1/(1-0,3*0,2)=1,06,

R_{z 1} =0,94*4835*9,8=44540 Н,

R_{z 2} = 1,06*10484*9,8=108907 Н.

Значение координаты масс груженого автомобиля по высоте:

h_ц =(0,3-0,35) L_a ;

h_ц =0,35;

h_ц =0,35*4925=1723 мм.