Тяговый и топливно-экономический расчёт автомобиля ВАЗ-2110

где z – число ступеней коробки передач; i_K1, i_Kz – передаточные числа коробки на первой и высшей передачах, соответственно.

Первая передача: i_K1 = 2,2;

Вторая передача:

Третья передача:

Четвертая передача:

Пятая передача: i_K5 = 1.

Зная передаточные числа коробки передач и главной  передачи, определим передаточные числа трансмиссии:

i_тр = i_Ki₀;

i_тр1 = 2,2*5 = 11;

i_тр2 = 1,8*5 = 9;

i_тр3 = 1.48*5 = 7,4;

i_тр4 = 1,22*5 = 6,1;

i_тр5 = 1*5 = 5.

 

 

 

2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЯ.

 

Тяговый расчет автомобиля включает в себя определение  тягового баланса, динамического фактора, а также ускорение автомобиля на разных передачах.

 

2.1. ТЯГОВЫЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ.

 

Тяговый баланс автомобиля рассматриваем на основании  уравнения движения и решаем графоаналитическими  методами.

В случае установившегося  передвижения уравнение тягового баланса  будет иметь вид:

P_K = P_ψ + P_ω,

где Р_к – касательная сила тяги автомобиля, Н; Р_ψ – общее сопротивление движению, оказываемое дорогой, Н; Р_ω – сопротивление воздуха, Н.

Для построения динамической характеристики зададим  ряд значений частот вращения коленчатого  вала двигателя: 20, 40, 60, 80, 100, 120% от    nN_{e max}.

Величину касательной  силы тяги определим из выражения:

, Н. (8)

Общее сопротивление  движению, оказываемое дорогой:

P_ψ = ψG_a. (9)

Значение силы сопротивления воздуха для разных скоростей движения автомобиля рассчитываем по формуле:

, Н. (10)

Величины скоростей  на каждой передаче определяем по формуле:

, км/ч, (11)

где n_i – текущее значение оборотов двигателя, об/мин (из табл. 3).

 

Первая передача:

км/ч;

 км/ч;

 км/ч;

 км/ч;

 км/ч.

 км/ч.

 

 Н; 

 Н;

 Н;

 Н;

 Н.

 Н.

 

 Н;

 Н;

 Н;

 Н;

 Н.

 Н.

P_ψ = 0,04*15150 = 606 Н.

 

Результаты  подсчетов сводим в табл. 4.

 

Таблица 4. Тяговый баланс автомобиля.

Передача	n, мин-1	v, км/ч	Мкр, Нм	РК, Н	Рψ, Н	Рω, Н
первая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	13,5 27 40,3   54 67,12   81	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	5552 5455,2 5451,2 5451,2 5455,2 5476	606 606 606 606 606 606	8,4 37 75 134 207,4 302,1
вторая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	16,41 33 49,2 66 82 98,2	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	4542 4463 4460 3221,2 3224 3236	606 606 606 606 606 606	12,4 50,14 111,4 200,5 309,6 445,8
третья	1224 2448 3672 4896 6120 7344	20 40 60 80 100 120	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	3735 3670 3667,2 3667,2 3670 3684	606 606 606 606 606 606	18,42 74 166 295 460,4 663
четвертая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	24,3 48,4 73 97 121 145	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	3079 3025,2 3023 3023 3025,2 3037	606 606 606 606 606 606	27,2 108 245,34 433,2 674,1 968
пятая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	29,6 59,1 88,6 118,2                147,6 177,2	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	2524 2480 2478 2478 2480 2489,1	606 606 606 606 606 606	40,34 161 361,4 643,2 1004 1445,6

 

По данным табл. 4 строим график тягового баланса автомобиля.

 

2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ

 

Динамическим  фактором автомобиля называется отношение  сил (Р_к–Р_ω) к весу автомобиля.

Динамической  характеристикой автомобиля называется графическое изображение зависимости  динамического фактора от скорости движения при различных передачах  и полной нагрузке на автомобиль.

Величину динамического  фактора на каждой скорости для всех передач определим по формуле:

  (12)

 

Необходимо  учитывать, что на низких передачах  динамический фактор больше, чем на высших. Это обуславливается увеличением силы Р_к и уменьшением силы Р_ω.

 

Первая передача:

;

;

;

;

.

.

 

Рассчитав величину динамического фактора, результаты заносим в табл.5.

 

 

Таблица 5. Динамический фактор

Передача	n, мин-1	Mкр, Нм	PK, Н	Pω, Н	D	v, км/ч
первая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	5552 5455,2 5451,2 5451,2 5455,2 5476	8,4 37 75 134 207,4 302,1	0,36 0,36 0,35 0,35 0,346 0,34	13,5 27 40,3 54 67,12 81
вторая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	179,45 179,33 176,2 176,2 176,33 177	4542 4463 4460 3221,2 3224 3236	12,4 50,14 111,4 200,5 309,6 445,8	0,3 0,3 0,28 0,2 0,19 0,18	16,41 33 49,2 66 82 98,4
третья	1224 2448 3672 4896 6120 7344	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	3735 3670 3667,2 3667,2 3670 3684	18,42 74 166 295 460,4 663	0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2	20 40 60 80 100 120
четвертая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	3079 3025,2 3023 3023 3025,2 3037	27,2 108 247,34 433,2 674,1 968	0,2 0,2 0.18 0,17 0,16 0,14	24,3 48,3 73 97 121 145
пятая	1224 2448 3672 4896 6120 7344	179,45 176,33 176,2 176,2 176,33 177	2524 2480 2478 2478 2480 2489,1	40,34 161 361,4 643,2 1004 1445,6	0,16 0,15 0,14 0,12 0,09 0,07	29,6 59,1 88,6 118,2 147,66 177,2

 

 

Используя значения динамического фактора, по расчетным  данным строим кривые динамического  фактора для каждой передачи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРИЕМИСТОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

 

Приемистость (разгон автомобиля) – это способность  автомобиля быстро увеличивать скорость движения. Оценочными параметрами являются: максимально возможное ускорение, время разгона, путь разгона.

Максимальное  возможное ускорение при работе двигателя с полной подачей топлива определим по формуле:

где δ_вр – коэффициент вращающихся масс; g – ускорение свободного падения.

Для каждой передачи подсчитываем коэффициент учета  вращающихся масс:

 δ_вр = 1,04 + 0,05i_кп²,

где i_кп – передаточное число коробки передач на данной передаче.

δ_вр1 = 1,04 + 0,05*2,2² = 1,282;

δ_вр2 = 1,04 + 0,05*1,8² = 1,202;

δ_вр3 = 1,04 + 0,05*1,48² = 1,15;

δ_вр4 = 1,04 + 0,05*1,22² = 1,1;

δ_вр5 = 1,04 + 0,05*1² = 1,09.

 

 

 

 

 

Первая передача:

 м/с²;

 м/с²;

 м/с²;

м/с²;

 м/с².

 м/с².

Результаты  расчетов сводим в табл. 6.

Таблица 6. Приемистость автомобиля.

Передача	D-ψ	D	v, км/ч(м/с)	j, м/с2	1/j, с2/м
первая	0,32 0,32 0,31 0,31 0,306 0,3	0,36 0,36 0,35 0,35 0,346 0,34	13,5(3,8) 27(7,5) 40,3(11,2) 54(15) 67,12(18,7) 81(22,5)	2,5 2,5 2,4 2,4 2,38 2,34	0,4 0,4 0,42 0,42 0,42 0,43
вторая	0,26 0,26 0,24 0,16 0,15 0,14	0,3 0,3 0,28 0,2 0.19 0,18	16,41(4,6) 33(9,2) 49,2(13,7) 66(18,4) 82(22,8) 98,4(27,3)	2,16 2,16 2 1,3 1,25 1,16	0,46 0,46 0,5 0,77 0,8 0,9
третья	0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16	0,25 0,24 0.23 0,22 0,21 0,2	20(5,6) 40(11,12) 60(16,7) 80(22,2) 100(27,8) 120(33,36)	1,83 1,74 1,65 1,56 1,5 1,4	0,55 0,57 0,61 0,64 0,7 0,72
четвёртая	0,16 0,16 0,14 0,13 0,12 0,1	0,2 0,2 0,18 0,17 0,16 0,14	24,3(6.8) 48,3(13,5) 73(20,3) 97(27) 121(33,6) 145(40,3)	1.45 1,45 1,27 1,2 1,1 0,9	0,7 0,7 0,8 0,83 0,91 1,1
пятая	0,12 0,11 0,1 0,08 0,05 0,03	0,16 0,15 0,14 0,12 0.09 0,07	29,6(8,2) 59,1(16,4) 88,6(24,6) 118,2(32,8) 147,6(41,1) 177,2(49,3)	1,2 1,1 1 0,8 0,5 0,3	0,83 0,91 1 1,25 2 3,3

 

Имея динамическую характеристику, а также значения δ_вр для различных значений i_kn и ψ , строим график ускорения автомобиля.

В процессе эксплуатации автомобиль движется равномерно сравнительно небольшое время. Большую часть времени он движется неравномерно. Так, в условиях города он движется с постоянной скоростью 15…20% времени работы, а ускоренное движение (разгон) составляет 30…45%.

Разгон автомобиля во многом зависит от его приемистости, т.е. способности быстро увеличивать скорость движения.

Показателями  разгона автомобиля являются ускорение  при разгоне j (м/с²), время разгона t_p (c) и путь разгона S_p (м).

Показатели  разгона определяются экспериментально при дорожных испытаниях автомобиля. Они также могут быть определены расчетным способом.

Для расчета  ускорений при разгоне выберем  на динамической характеристике автомобиля пять-шесть значений скорости v, определим соответствующие этим скоростям значения динамического фактора D и коэффициента сопротивления дороги ψ. Затем, решив уравнение , найдем значение ускорений при разгоне на различных передачах. По результатам расчетов строим график ускорений при разгоне автомобиля.

Различные автомобили имеют разные значения максимальных ускорений. Так, у легковых автомобилей с механической трансмиссией максимальные ускорения составляют 2…2,5 м/с², у грузовых автомобилей – 1,7…2 м/с² и у автобусов – 1,8…2.3 м/с².

Графики ускорений  позволяют сравнивать приемистость различных автомобилей при движении по дорогам с одинаковым сопротивлением. Однако такое сравнение не совсем точно, так как различные автомобили имеют разные максимальные ускорения на каждой передаче и разное число передач в коробке передач. Поэтому более точное сравнение приемистости обеспечивают графики времени и пути разгона.

 

4. ВРЕМЯ И ПУТЬ РАЗГОНА АВТОМОБИЛЯ.

 

Время и путь разгона автомобиля определяются графоаналитическим способом. С этой целью кривую ускорений разбивают на ряд отрезков, соответствующих определенным интервалам скоростей. Считается, что при каждом интервале скоростей разгон происходит с постоянным ускорением:

где j_Н и j_К – ускорения в начале и в конце интервала скоростей соответственно.

Величину среднего ускорения можно также рассчитать, зная величину скорости в начале и  в конце интервала. Так, например, при изменении скорости от v_Н до v_К среднее ускорение будет