Определение моментов инерции движителей, силового агрегата и построение разгонной характеристики колесной машины

Передача-4,05

Передача-2,34

Передача-1,395

Передача-1,0

Передача-0,849

Задний ход-3,51

Таким образом трансмиссия ГАЗ 2217 имеет след.передаточные числа:

· 4,05 * 4,5 = 18,2

· 2,34 * 4,5 = 10,5

· 1,395 * 4,5 = 6,3

· 1,0 * 4,5 = 4,5

· 0,849 * 4,5 = 3,8

Подвеска/ходовая система:

· Передняя - независимая двухрычажная, пружинная с газонаполненными амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчивости

· Задняя - независимая рессорная

 

Тормозная система:

· Передние тормоза - дисковые

· Задние тормоза - барабанные

Массогабаритные параметры:

· Длина, мм - 4840

· Ширина, мм - 2075

· Высота, мм - 2100

· Колесная база, мм - 2760

· Колея колес спереди, мм - 1700

· Колея колес сзади, мм - 1700

· Размер шин - 225/75 R16

· Снаряженная масса, кг - 2370

· Грузоподъемность, кг - 1000

· Объем топливного бака, л - 64

· Масса колеса, кг - 18

 

 

1. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

 

Выберем следующие диапазоны обороты коленчатого вала, учитывая что:

· Холостой ход = 900

· Максимальные обороты = 5000

 

1000 (20% от 5000)

2000 (40% от 5000)

3000 (60% от 5000)

4000 (80% от 5000)

 

1. Определение величин динамического фактора и построение динамической характеристики колесной машины полной массы

Динамический фактор D автомобиля - это измеритель динамических, в частности тягово-сцепных, свойств автомобиля.

 

Динамический фактор находится по следующей формуле:

D = (P_к - P_w)/G

 

Разность сил P_к - P_w представляют собой силу тяги, необходимую для преодоления всех внешних сопротивлений движению автомобиля, за исключением сопротивления воздуха. Она пропорциональна весу G автомобиля. Поэтому отношение (P_к - P_w)/G характеризует запас силы тяги, приходящийся на единицу веса автомобиля.

 

С помощью универсальной динамической характеристики можно определить на каких передачах и с какими максимальными скоростями может двигаться автомобиль в заданных условиях при различных нагрузочных коэффициентах.

 

 

P_k = (М_д * i_тр * n_тр)/r_к

· М_д - момент двигателя (204 Нм)

· i_тр - передаточное число (18,2; 10,5; 6,3; 4,5; 3,8)

· n_тр - КПД трансмиссии (0,90)

· r_к - радиус качения автомобильного колеса

(16 дюймов = 0,4064м, ширина профиля = 75мм = 0,075м.

Следовательно, радиус качения колеса = 0,4814м)

 

P_w = k_w * _в * F * V²

· k_w - коэффициент сопротивления воздуха (0,1)

· _в - плотность воздуха (1,29)

· F - площадь лобовой поверхности (0,775HB = 0.775*1.7*2.1 = )

· V - скорость автомобиля

 

P_k1 = 6941 Н

P_k2 = 4005 Н

P_k3 = 2403 Н

P_k4 = 1716 Н

P_k5 = 1449 Н

 

Скорость = (Обороты колен.вала/ i_тр) * r_к.

 

1 передача	2 передача	3 передача	4 передача	5 передача
1000 об/мин	5.8 (1.6м/с)	10 (2,8м/с)	17 (4,8м/с)	23 (6,4м/с)	28 (7,8м/с)
5000 об/мин	29 (8,1м/с)	51 (14,2м/с)	83 (23,1м/с)	115 (32м/с)	136 (38м/м)

 

Предположим, что обороты коленчатого вала 2500 и автомобиль движется на 3ей передаче (i=1.395). Таким образом, скорость = 52 км/ч = 14,4 м/с

 

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 1,6² = 1,4

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 8,1² = 36

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 2,8² = 4,3

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 14,2² = 110

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 4,8² = 12,6

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 23,1² = 291

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 6,4² = 22,4

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 32² = 600

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 7,8² = 33

P_w = 0,15 * 1,3 * 2,8 * 38² = 785

 

 

D = (6941-1.4)/23700=0.29281

D = (6941-36)/23700=0.2913

D = (4005-4.3)/23700=0.1688

D = (4005-110)/23700=0.1643

D = (2403-12.6)/23700=0.10086

D = (2403-291)/23700=0.0891

D = (1716-22.4)/23700=0.07

D = (1716-600)/23700=0.047

D = (1449-33)/23700=0.0597

D = (1449-785)/23700=0.02801

 

Построим график.

 

 

23.1

14.2

8.1

1,3

1,4

1,2

1,7

1,5

V м/с

D

0.06

0.07

0.10

0.16

0.29

1.6

4.Определение величин динамического фактора снаряженной колесной машины

 

 

 

Г - нагрузочный коэффициент

Г = нагрузочный вес/эксплуатационный вес

 

2844/2370 = 1,2

3081/2370 = 1,3

3318/2370 = 1,4

3555/2370 = 1,5

4029/2370 = 1,7

4740/2370 = 2

Последние три коэффициента не подходят, т.к максимальный допустимый вес (эксплуатационный (2370кг)+грузоподъемность (1000кг) = 3370кг

Определение моментов инерции движителей, силового агрегата и построение разгонной характеристики колесной машины

Основными свойствами разгонной характеристики автомобиля являются:

· j - ускорение;

· t - время разгона от V₀ до V;

· S - путь разгона;

При теоретическом анализе процессы разгона автомобиля не учитывают, не учитывается время, когда уравновешиваются угловые скорости коленчатого вала и первичного вала. Предполагается, что водитель автомобиля мгновенно выжимает до отказа педаль подачи топлива.

 

j = g(D - )/ _вр

· = f+i

· i=D-f

_· f = 0.015 - асфальтированное шоссе

 

Из этого выражения видно, что ускорение зависит от двух факторов:

· От разности D - , т.е от превышения динамического фактора над приведенным коэффициентом дорожных сопротивлений

· От коэффициента _вр, учитывающего сопротивление разгону, оказываемое вращающимися массами автомобиля.

 

При заданных дорожных условиях ускорение растет с увеличением коэффициента _вр учета вращающихся масс.

 

Чем ниже номер передачи, на которой начинается разгон, тем больше разность D - .

 

Ускорение будет возрастать при увеличении динамического момента.

Для определения максимального ускорения разность D - следует найти по динамической характеристике.

· _вр - коэффициент учета вращающихся масс

· _вр = 1 + g(J_дв * i²_тр * n_тр + J_к)/G * r_к²

· J_дв - момент инерции двигателя

· J_дв = 1,1...1,2J_м

· J_м - момент инерции маховика. Диаметр маховика 0.228м. Масса маховика 7,5 кг.

· J_к - момент инерции колес. Масса колеса 18 кг.

· G - вес машины

· r_к - радиус колеса

 

· J_дв = 1,1...1,2J_м

· J_м = m*r²/4 = 7.5 * 0,114² /4 = 0,24 кг/м²

· J_дв = 1,15 * 0,24 = 0,276 кг/м²

· J_к = 4*1/2*mr² = 4*1/2*18*0,4814² = 8,34 кг/м²

Получили следующие моменты инерции:

J_дв = 0,276 кг/м²

J_м = 0,24 кг/м²

J_к = 2,0875 кг/м²

 

a. Для первой передачи i=18.2: 5492

_вр = 1 + 10(0,276*18.2²*0,90 + 8,34)/23700*0,4814² = 1.17

b. Для второй передачи i=10.5:

_вр = 1 + 10(0,276*10.5²*0,90 + 8,34)/23700*0,4814² = 1.065

c. Для третей передачи i=6.3:

_вр = 1 + 10(0,276*6.3²*0,90 + 8,34)/23700*0,4814² = 1.033

d. Для четвертой передачи i=4.5:

_вр = 1 + 10(0,276*4.5²*0,90 + 8,34)/23700*0,4814² = 1.024

e. Для пятой передачи i=3.8:

_вр = 1 + 10(0,276*3.8²*0,90 + 8,34)/23700*0,4814² = 1.022

 

 

Таким образом,

 

a. На первой передаче D - = 0,29:

j = g(D - )/ _вр = 10*0,29/1,17 = 2,48

b. На второй передаче D - = 0,16:

j = g(D - )/ _вр = 10*0,16/1,065 = 1,51

c. На третей передаче D - = 0,10:

j = g(D - )/ _вр = 10*0,10/1,033 = 0,97

d. На четвертой передаче D - = 0,007:

j = g(D - )/ _вр = 10*0,07/1,024 = 0,68

e. На пятой передаче D - = 0,006:

j = g(D - )/ _вр = 10*0,006/1,022 = 0,59

 

j_ср = 0,5 (j₁ + j₂) = 0,5 (2,48 + 1,15) = 1,82

 

Продолжительность разгона может быть представлена в виде dt элементарных отрезков, в течение каждого из которых скорость автомобиля получает бесконечно малые приращения скорости dV.

 

Для определения пути примем, что в пределах каждого интервала скоростей автомобиль движется со средней скоростью.

 

Чтобы полученные результаты характеризовали динамичность автомобиля при разгоне с максимальной интенсивностью в расчет вводят те участки кривых характеристики, на которых при данной скорости движения ускорение имеет наибольшее значение.

 

 

 

Рассмотрим третью разгонную характеристику на третей передаче.

 

		j
	1.151
	0.97
				V м/с

 

 

15.3 - 14.2 = 1.1	1,1/0,04 = 27,5
1,13 - 1,09 = 0.04
16.4 - 15.3 = 1.1	1,1/0,02 = 55
1,15 - 1,13 = 0.02
17.5 - 16.4 = 1.1	1,1/0,01 = 110
1.151 - 1,15 = 0.01
18.6 - 17.5 = 1.1	1,1/0,01 = 110
1,15 - 1,14 = 0.01
19.7-18.6 = 1.1	1,1/0,02 = 55
1,15 - 1,13 = 0,02
20.8 - 19.7 = 1.1	1,1/0,02 = 55
1,13 - 1,11 = 0.02
21.9 - 20.8 = 1.1	1,1/0,04 = 27,5
1,11 - 1,07 = 0.04
22.0 - 21.9 = 1.1	1,1/0,03 = 37
1,07 - 1,04 = 0,03
23.1 - 22.0 = 1,1	1,1/0,007 = 16
1,04 - 0.97 = 0,07

 

27,5+55+110+110+55+55+27,5+37+16

 

Vср = 0,5(V1 + V2) = 0.5 (14.2+15.3) = 14.75

 

14,75 * 27,5 = 405

14,75 * 55 = 811

14,75 * 110 = 1623

14,75 * 110 = 162

14,75 * 55 = 811

14,75 * 55 = 811

14,75 * 27,5 = 405

14,75 * 37 = 546

14,75 * 16 = 236

 

405+811+1623+162+811+811+405+546+236 = 5664