Тяговый расчёт автомобиля МАЗ 5335

Исходные данные

1. Автомобиль грузовой МАЗ-5335;
2. Коэффициент сопротивления качению f0=0,015;
3. Максимальная мощность двигателя Nemax=132,4  КВт;
4. Обороты двигателя, соответствующие максимальной мощности, wn=220 рад/с;
5. Передаточные числа коробки передач U1=5,26; U2=2,9; U3=1,52;  U4=1; U5=0,66;
6. Передаточное число главной передачи U0=7,24;
7. Статический радиус колеса rст=0,505 м;
8. Габаритная высота Н=2,72 м;
9. Габаритная шириеа В=2,5 м;
10. Полная масса автомобиля Ма= 14950 кг;
11. Коэффициенты двигателя а=0,44; в=1,87; с=1,31.

ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ

Основной характеристикой двигателя является его внешняя скоростная характеристика – график зависимости мощности Ne, крутящего момента Ме, удельного расхода топлива gе от угловой скорости коленчатого вала е при максимальной подаче топлива. Внешняя скоростная характеристика определяется экспериментально на заводах по производству двигателей. Для расчёта ВСХ используют эмпирическое уравнение

где а,b,c – эмпирические коэффициенты (см. исходные данные);

Nemax-максимальная мощность двигателя;

wn- скорость вращения вала двигателя при максимальной мощности.

Построение внешней скоростной характеристики производим в диапазоне we от 80 рад/с до 220 рад/с.

Крутящий момент двигателя определяем по формуле

;

Удельный эффективный расход топлива рассчитываем по формуле

,

где gn-удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности в г/кВт ч;

kw-коэффициент, учитывающий частоту вращения вала двигателя.

Удельный эффективный расход топлива для дизеля составляет gn=210-240 г/кВт ч. Принимаем gn=220 г/кВт ч.

Коэффициент kw можно определить по эмпирическому выражению

.

При угловой скорости вала двигателя we= 220 рад/с

кВт;

Me=1000*132,4/220 = 602 Нм;

;

ge= 220*1= 220 г/кВт ч.

Результаты расчёта внешней скоростной характеристики заносим в таблицу 1.

Таблица 1. Параметры ВСХ

По данным таблицы 1 строим внешнюю скоростную характеристику двигателя.

ТЯГОВЫЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ

Тяговый баланс автомобиля представляет собой зависимости сил тяги на ведущих колёсах Fk, и сил сопротивления движению автомобиля от его скорости

Fk=F+Fj+Fв,

где F - сила сопротивления дороги;

       Fj – сила инерции автомобиля;

        - коэффициент учёта вращающихся масс;

       Fв- сила сопротивления воздуха автомобиля.

Сила тяги определяется по формуле

Fk=Me*Uкп*Uрк*U0*тр/rд,

где тр – кпд трансмиссии автомобиля;

       rд – динамический радиус ведущих колёс.

КПД трансмиссии для грузовых автомобилей равен 0,8…0,92. Принимаем тр = 0,85. Динамический радиус колеса принимаем равным статическому радиусу.

В контрольной работе тяговый баланс автомобиля определяется при его движении по горизонтальной дороге, поэтому сила сопротивления дороги равна силе сопротивления качению. Сила сопротивления качению равна

Ff=f*Ma*g,

где Ма-полная масса автомобиля (см. исходные данные);

g=9,81 м/с2-ускорение свободного падения;

f- коэффициент сопротивления качению. Возрастает с увеличением скорости движения автомобиля. Для учёта его зависимости от скорости пользуются эмпирической формулой

f=f0 [1+0,00067*Va2],

где f0 – коэффициент сопротивления качению при малой скорости (см. исходные данные).

После определения силы сопротивления качению Ff рассчитывают силу сопротивления воздуха по формуле

Fв=kв*Sм*Va2,

где kв-коэффициент сопротивления воздуха, Н*с2/м4;

      Sм – площадь миделевого сечения автомобиля.

Для грузового автомобиля коэффициент сопротивления воздуха равен kв=0,4…0,6 Н*с2/м4. Принимаем kв=0,5 Н*с2/м4.

Площадь миделевого сечения автомобиля можно определить по формуле

Sм=ам*В*Н,

где ам – коэффициент заполнения площади. Для грузовых автомобилей ам=0,75…0,9. Принимаем ам=0,75;

В и Н – соответственно ширина и высота автомобиля (см. исходные данные). Площадь миделевого сечения автомобиля составит

Sм= 0,8*2,5*2,72=5,44 м2.

Скорость автомобиля определяется по формуле

Va=we*rk/(Uкп*Uрк*U0),

где we – угловая скорость вращения вала двигателя, рад/с;

Uкп, Uрк, U0 – передаточные числа соответственно коробки передач, раздаточной коробки и главной передачи.

На    5  передаче при  we =220  рад/с 

Va = 220*0,505/(0,66*7,24) = 23,25 м/с;

Fk = 602*0,66*7,24*0,85/0,505 = 4842 Н;

Ff = 0,015*(1+0,000067*23,252)*14950*9,81=2991Н;

Fв= 0,5*5,44*23,252 = 1470 Н.

Результаты расчётов для каждой передачи заносим в таблицу 2. По данным таблицы 2 строим графики тягового баланса автомобиля.

БАЛАНС МОЩНОСТИ АВТОМОБИЛЯ

              Баланс мощности автомобиля представляет собой зависимости мощности двигателя Ne, Мощности на ведущих колёсах Nk, и мощностей, расходуемых на преодоление сопротивления дороги N, воздуха Nв и инерции Nj в зависимости от скорости движения автомобиля

Ne=Nтр+ N+ Nj+Nв,

где Nтр – мощность, потерянная в трансмиссии;

N - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги. Для горизонтальной дороги N=Nf;

Nj-мощность инерции автомобиля;

Nв- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха.

Мощность, потерянная на трение в трансмиссии и мощность. подведённая к ведущим колёсам

Nтр=Ne-Nk,

Nk=Ne*тр.

Мощности Nf и Nв можно определить, умножив соответствующие силы на скорость движения автомобиля

Nf=Ff*Va,

Nв=Fв*Va.

На  5  передаче при Va = 23,25 м/с

Nk = 132,4 *0,85 = 112,5 кВт;

Nf= 2991*23,25 = 69,6 кВт;

Nв= 1470*23,25 = 34,2 кВт.

Результаты расчётов для каждой передачи заносим в таблицу 3. По данным таблицы 3 строим графики баланса мощности автомобиля.

ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ

Динамическая характеристика автомобиля представляет собой зависимость динамического фактора D, рассчитанного для различных передач и коэффициента сопротивления дороги в зависимости от скорости движения автомобиля. Динамический фактор определяется по формуле

Результаты рачётов для каждой передачи заносим  в таблицу 2 и строим динамическую характеристику.

ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Топливно-экономическая характеристика представляет собой зависимость путевого расхода топлива на различных передачах в зависимости от скорости при установившихся режимах движения автомобиля. Путевой расход топлива – это количество топлива в литрах, израсходованного на 100 км пути, проходимого автомобилем, который можно определить по уравнению

,

где ku- коэффициент, учитывающий степень использования мощности двигателя;

- плотность топлива. Для ДТ принимаем =850 кг/м3.

Коэффициент kw можно определить по формуле

.

Коэффициенты au, bu, cu можно принять равными для дизеля au=1,65; bu=2,3; cu = 1,65.

На  5   передаче при V = 23,25 м/с

л/100 км

Результаты расчётов путевого расхода топлива на каждой передаче заносим в таблицу 3 и строим топливно-экономическую характеристику автомобиля.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория.- Мн.: Вышейшая школа.-1986.
2. Краткий автомобильный справочник НИИАТ.- М.: Транспорт.-1983.

6

Таблица 2 – Тяговый  баланс автомобиля