Тягово-экономический баланс трактора

     Коэффициент обтекаемости k для  грузовых  автомобилей  составляет 0,4...0,5.

Принимаю k=0.45 исходя из того, что автомобиль не имеет никаких элементов, повышающих его аэродинамику.

     В качестве  прототипа принимаю автомобиль ЗИЛ - 130, который так же имеет ограниченную проходимость, как и проектируемый автомобиль.

Для выбранного прототипа F=4,1 м²

     (32)

     где - к.п.д. соответственно учитывающие потери холостого хода      (0,96), цилиндрической пары шестерен (0,985...0,99), конической пары шестерен (0,975...0,98), карданных шарниров (0,985...0,99);

      l₁ и l₂- коэффициенты перераспределения массы на соответственно переднюю и заднюю ведущие оси

           а₁, в₁, с₁ - соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен и число карданных шарниров, находящихся в зацеплении при передаче М_кр к передней оси;

   а, в, с - соответственно число пар цилиндрических и конических шестерен и число  карданных  шарниров, находящихся в зацеплении при передаче М_кр к задней оси.

     Для выбранной  схемы трансмиссии:

 l₁=l₁=1 (т.к. диаметры передних и задних колес равны и крутящий момент на них будет распределяться одинаково),

а=3, в=1, с=2;

     Принимаю ή_ц=0.985, ή_к=0.975, ή_ш=0.99;

     Подставляю  исходные данные в формулу (32):

    Коэффициент запаса мощности принимаю исходя из условий движения автомобиля. Автомобиль ограниченной проходимости, что подразумевает не сложные условия езды. Поэтому принимаем k_з=1.05

ψ_ν=0.02 - динамический фактор (по заданию)

     Подставляю  данные в формулу (31):

, кВт

По формуле (30) нахожу мощность двигателя:

, кВт

В качестве двигателя-прототипа  принимаю отечественный двигатель ЗИЛ - 845,

который имеет наиболее близкую мощность (136,2 кВт). Выбранный двигатель имеет удельный расход топлива 238 г/кВт∙ч, относится к дизельным.

3.3  Расчет внешней  скоростной характеристики двигателя.

     3.3.1  Номинальный режим:

Угловая скорость коленчатого  вала находится по формуле (4):

, с^-1

Крутящий момент двигателя находится по формуле (5):

, кНм

Удельный расход топлива g_е=238 г/кВт·ч (согласно принятому прототипу)

Часовой расход топлива по формуле (6):

G_т = 238×112,28×10^-3=26,72 , кг/ч

     3.3.2  Режим холостого хода  (регуляторная  ветвь):

Угловая скорость холостого  хода определяется по формуле (7), где коэффициент неравномерности регулятора принимаем среднее значение, т.к. автомобиль предусматривает движение в не сложных условиях:

, с^-1

Эффективная мощность и  крутящий момент при этом также равны нулю.

Часовой расход топлива  на холостом режиме работе нахожу по формуле (8):

, кг/ч

     3.3.3  Корректорная ветвь:

Расчет эффективной  мощности производится по формуле С.Р. Лейдермана (9), но в этом случае будут иметься отличия.

С₁ = 0,87 и С₂ =1,13 - для дизелей с неразделенными камерами сгорания       /2, страница 24/

w_мин = 40…80 с^-1;      /2, страница 24/

Для выбранного прототипа  двигателя w_мин =70 с^-1;

Крутящий момент двигателя находится по формуле (10).

Удельный расход топлива  для бензиновых двигателей определяется по формуле:

     (33)

Часовой расход топлива определяется по формуле (12)

Подставляю значения в формулы (9, 10, 33 и 12):

1) w_мин =70 с^-1

    кВт

      кНм

      г/кВт·ч

      G_т = 25,85×300,38×10^-3=7,765, кг/ч

     Аналогично находятся остальные точки корректорной ветви.

     Результаты  расчетов заношу в таблицу  3:

Таблица 3 Регуляторная характеристика двигателя

n, мин-1	w, с-1	Ne, кВт	Мк, кН×м	ge, г/кВт×ч	Gт, кг/ч
668,79	70	25,85	0,369	300,38	7,765
955,41	100	40,68	0,407	277,79	11,30
1433,12	150	61,18	0,408	249,29	15,25
2388,54	250	99,23	0,397	225,94	22,42
2866,24	300	110,04	0,367	231,31	25,45
3100	324,47	112,28	0,346	238	26,72

 

4. Выбор шин автомобиля и определение радиуса качения  ведущего колеса.

     Нагрузку на ведущие и ведомые колеса G_к (кН) автомобиля рекомендуется выбрать  одинаковой, с целью максимального использования несущей способности шин:

G_к = m × g / n_к,     (34)

где n_к - общее число колес автомобиля.

кН

     Нагрузка на заднюю ось G_к^’ рассчитывается  в режиме трогания с места:

     (35)

где m_р - коэффициент перераспределения массы автомобиля на заднюю ось при    разгоне (m_р = 1,2...1,3 );      /3, страница 15/

       m_к - число колес на одной ведущей оси.

     Принимаю m_р=1.2, исходя из того, что автомобиль имеет небольшую массу; m_к=4.

кН

Для G’ должно соблюдаться условие      , где G’- допустимая осевая нагрузка. Для улучшенной и грунтовой категории автомобильных дорог и расстоянии между смежными осями менее 3 м G’=90 кН /3, страница 16/

Условие кН соблюдается.

     По величине G_к :

Нагрузка на шину – 17,7 кН,

Внутреннее давление – 0,40 МПа,   /3, страница 46, приложение 3/

Размер шины – 280-508 мм,

Норма слойности – 12.

     Радиус качения ведущих колес рассчитывается по формуле:

r_к  =  (0,5 × d + 0,8 × b) × 10^-3,     (36)

где d и b - соответственно диаметр обода и ширина профиля  шины, мм;

     Принимаю d=508 мм, b=280 мм.

     Подставляю  значения в формулу (36):

r_к  =  (0,5 × 508 + 0,8 × 280) × 10^-3=0.478 м,

3.5  Определение передаточных  чисел трансмиссии                  

     Передаточное число главной передачи равно:

     (37)

где i_z - передаточное число высшей передачи (принимается  i_z =1 ).

     Подставляю значения в формулу (37):

     Расчет передаточных чисел коробки передач начинается с определения передаточного числа i_к1 первой передачи. Оно выбирается из условия возможности движения при заданном сопротивлении и отсутствии буксования ведущих колес:

> > ,     (38)

где P_кφ - максимальная  касательная реакция на  ведущих  колесах реализуемая по условиям сцепления;

P_к- касательная (окружная) сила, передаваемая от двигателя на ведущие колеса;

Р_ψ- сила суммарного дорожного сопротивления;

Р_к и   P_кφ определяются по формулам:

     (39)

Р_кφ =

,     (40)

     Из условия возможности движения при заданном сопротивлении:

     (41)

а  из  условия  отсутствия  буксования ведущих колес  при  трогании автомобиля с места Р_кj > Р_к.:

     (42)

где D_мах - максимальный динамический фактор на первой передаче  (при равномерном движении  он равен максимальному дорожному сопротивлению  ψ_мах); D_мах принимается 0,30...0,40 - для автомобилей ограниченной проходимости

М_к.мах - максимальный  крутящий момент  двигателя,  кНм (определяется по скоростной характеристике двигателя);

G_сц - сцепной вес автомобиля, кН (для автомобилей ограниченной проходимости G_сц = m g λ_к );

φ – коэффициент сцепления,

φ=0,6...0,75 (для асфальтированного шоссе )     /2, страница 35/

 принимаю φ=0,6.

     Определяю  сцепной вес автомобиля:

G_сц =10800*9.81*0,8*10^-3=84,76 кН,

     Принимаем D_мах=0.35 (исходя из того, что дорожное сопротивление ψ находится в середине ).

     Подставляю  исходные значения в формулу  (41):

     Подставляю  исходные значения в формулу  (42):

     Для дальнейших  расчетов принимается наименьшее  значение. В данном случае i_к1=9.68.

      Рассчитываю  передаточные числа промежуточных  передач. Для этого по формуле  (15) нахожу знаменатель геометрической прогрессии:

     По формуле  (16) нахожу промежуточные передачи:

i₂=q· i₁=0.5873∙8,4=4,93,

i₃=q· i₂=0.5873·4,93=2,89,

i₄=q· i₃=0.5873·2,89=1.70,

i₅=q· i₄=0.5873·1.70=1,00.

3.6  Определение динамического фактора автомобиля.

     Динамический фактор определяется по формуле:

,     (43)

где    P_w – сила сопротивления воздуха, кН.

      Сила сопротивления воздуха:

,     (44)

где    V_i – скорость движения автомобиля на первой передаче, м/с.

         k -коэффициент обтекаемости, k=0.4…0.5,

       Скорость движения автомобиля на первой передаче:

,     (45)

где i_тр1- передаточное число трансмиссии на первой передаче:

,     (46)

     Определим  передаточное число трансмиссии:

    Подставляем данные в формулу (45):

 м/с

     Определяю  силу сопротивления воздуха:

 кН

     По формуле  (39):

 кН

     Подставляем исходные данные в формулу (43):

     Динамическая характеристика автомобиля на первой передаче зависит от крутящего момента и от частоты вращения коленчатого вала (угловой скорости). Результаты расчетов представлены в таблице 4.

           

 

 

 

 

 

 Таблица  4.  Динамическая характеристика автомобиля.

iтр	ne, мин-1	wе, с-1	V, м/с	Рк, кН	Рw, кН	D
49,39	668,79	70	0,68	33,55	0,0008	0,32
	955,41	100	0,97	37,00	0,0017	0,35
	1433,12	150	1,45	37,10	0,0038	0,35
	2388,54	250	2,42	36,10	0,011	0,34
	2866,24	300	2,90	33,37	0,016	0,315
	3100	324,47	3,14	31,46	0,018	0,297

 

     При равномерном движении D=ψ, в этом случае  динамический фактор определяет  дорожное  сопротивление ψ,  которое может преодолеть автомобиль на соответствующей  передаче  при  определенной скорости движения.

     Динамический фактор D_j  по сцеплению определяется по формуле:

,     (47)

     D_j  определяется для коэффициента  сцепления j,  равного 0,2; 0,4; 0,6. Силу Р_w  при этом рассчитывается для условий движения на прямой передаче от V_мин  до V_мах с выбранным интервалом. Полученные значения наносятся на   динамическую   характеристику   в  виде   штриховых   линий D_j = f(V). Зона возможного движения при заданном j располагается под соответствующей кривой.

 Результаты расчетов  представлю в виде таблицы  5.