Расчет тяговой характеристики автомобиля КрАЗ-255В

Основной задачей курсовой работы является определение и расчет тяговых характеристик автомобиля, отвечающего условиям езды по дорогам с твердым покрытием, грунтовым дорогам и бездорожью. Автомобиль должен быть маневренным, обладать высокой грузоподъемностью и тяговыми свойствами, а также соответствовать требованиям безопасности. Шины автомобиля должны обеспечивать высокую проходимость автомобиля с полуприцепом, при минимальном снижении грузоподъемности. Полуприцеп автомобиля должен быть предназначенным для тех же типов дорог, что и автомобиль-тягач. Седельно-сцепное устройство должно быть рассчитано на большие углы относительного отклонения продольной оси тягача от продольной оси полуприцепа. Автопоезд должен обладать хорошей управляемостью, а также удовлетворительным передним и задним обзором. Автомобиль должен иметь экономичный двигатель и эффективную систему охлаждения, так как скорости передвижения по грунтовым дорогам и бездорожью не велики и большую часть времени двигатель работает под нагрузкой, при средних и повышенных частотах вращения коленчатого вала.

Общие данные МодельКрАЗ-255 В Год выпуска1968;1994

Тип Седельный тягач Нагрузка на седельно-сцепное устройство, кг 8000

Снаряженная масса тягача, кг10 600

Полная масса тягача, при нагрузке на седло 8000 кг, кг18 825

Коэффициент обтекаемости тягача, кг/м 0,7

Лобовая площадь тягача, м2

Максимальная скорость, км/ч 62

Длина, мм 7685

Ширина, мм 2750

Высота, мм 2940

Колесная база, мм 4600

База тележки, мм 1400

Колея передняя/задняя, мм 2160/2160

Дорожный просвет 360

ДвигательЯМЗ-238

Тип дизельный Рабочий объем, куб. см 14 860

Степень сжатия 16,5

Число и расположение цилиндров8, V-образно Диаметр цилиндра х ход поршня, мм130×140

Число клапанов 16

Мощность, л.с. (при об/мин)240 (2100)

Максимальный крутящий момент, Нм (при об/мин) 883(1500)

Система питания непосредственный впрыск Трансмиссия Тип Механическая 5 — ступенчатая Передаточные числа

Коробки передач:

I5,26

II2,9

III1,52

IV1

V0,66

задний ход5,48

Раздаточной коробки:

низшая 2,28

высшая 1.23

Передаточное число главной передачи8,21

Расход топлива Топливо Дизельное топливо Емкость топливного бака, л 2×165

Тормоза Тормозные механизмы всех колес барабанного типа Тормозной путь автопоезда с 40км/ч, м 21

Подвеска Передняя на двух продольполуэллиптических рессорах, амортизаторы гидравлические телескопические.

Задняя балансирная, на двух продольполуэллиптических рессорах с реактивными штангами Размер шин1300×530−533

1. Тяговый расчет АТС

1.1 Расчет потребной мощности двигателя

кВт,

где:

— касательная сила тяги на движителе, необходимая для преодоления суммарной силы сопротивления движению, Н;

— максимальная скорость движения АТС, м/с;

=0.8 — КПД трансмиссии.

Н где:

— полная масса автомобиля, Н;

— коэффициент сопротивления качению;

ускорение при разгоне до 100км/ч, м/с;

коэффициент приведённых масс;

— угол уклона дороги, град;

CX — коэффициент аэродинамического сопротивления;

— площадь лобовой поверхности автомобиля.

Максимальная скорость движения автомобиля с грузом (асфальтобетонное покрытие).

Принимаем:

— КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче.

— коэффициент приведенных масс без учета моментов инерции двигателя, трансмиссии и маховика;

кг/м — коэффициент обтекаемости тягача;

F =7,1 м², — лобовая площадь тягача;

F1 =1,5 м², — лобовая площадь полуприцепа;

кг/м — коэффициент обтекаемости полуприцепа;

m=18 825 кг — полная масса тягача;

m1=10 000 кг — полная масса полуприцепа;

Получаем:

Дорожные условия:

1) Асфальтобетонная в хорошем состоянии.

Коэффициент сопротивления качению:

колес тягача f=0.02

колес полуприцепа f1=0.018

Максимальная скорость движения, =17,22м/с

Н — полная масса тягача

Н — полная масса полуприцепа

— угол продольного уклона дороги

j = 0м/с2 — ускорение

2) Грунт.

Коэффициент сопротивления качению:

колес тягача f=0.035

колес полуприцепа f1=0.035

Рабочая скорость движения,

Н — полная масса тягача

Н — полная масса полуприцепа

— угол продольного уклона дороги

j = 0м/с2 — ускорение

3) Рыхлый снег.

Коэффициент сопротивления качению:

колес тягача f=0.3

колес полуприцепа f1=0.3

Минимальная скорость движения,

Н — полная масса тягача

Н — полная масса полуприцепа

— угол продольного уклона дороги

j = 0м/с2 — ускорение Выбор двигателя:

Двигатель ЯМЗ-238 (дизельный четырехтактный, восьмицилиндровый,

V-образный). Рабочий объем 14 866 см³

Мощность двигателя 240л.с. (176,47кВт) при 2100 об/мин.

Крутящий момент 883Н· м при 1500 об/мин.

1.2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя необходимо знать его показатели:

Nen =176,47кВт· ч,

nn = 2100 мин-1 — максимальная мощность двигателя, обороты коленчатого вала при максимальной мощности;

Mn =883Нм, nm = 1500 мин-1 — максимальный крутящий момент двигателя, обороты коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

MN=802,2

Нм — крутящий момент двигателя при максимальной мощности.

Для построения характеристики воспользуемся следующими формулами:

Для построения характеристики двигателя = f (n), = f (n) используют зависимость Лейдермана:

кВт, где nei — текущее значение числа оборотов коленчатого вала;

neн — число оборотов коленчатого вала при номинальной мощности;

А=0,5, В=1,5, A0= 1,55, B0=1,55, C0=1 — коэффициенты Лейдермана;

Часовой расход топлива (кг/ч)

Пример расчета при:

Подставляя значения оборотов двигателя в приведенные выше формулы, получим данные для построения ВСХ и занесем их в таблицу:

ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Зависимость частоты вращения коленчатого вала ne от мощности Ne. Ne=f (ne)

Рис. 1

Характеристика удельного расхода топлива. ge=f (ne)

Рис. 2

Зависимость крутящего момента Me от частоты вращения коленчатого вала ne Me=f (ne)

Рис. 3

Характеристика часового расхода топлива. GT=f (ne)

Рис. 4

1.3 Определение передаточных чисел элементов трансмиссии

Расчет передаточных чисел произведем для случая движения автомобиля по асфальтированному шоссе.

Передаточное число трансмиссии на 1 передаче коробки передач (на низшей передаче раздаточной коробки передач) определяется из условия движения в самых трудных дорожных условиях:

Выбираем шину 1300×530−533

Характеристика шины:

Ширина профиля под нагрузкой — 545 мм.

Статический радиус под нагрузкой — 585 мм.

Определение наружного диаметра и динамического радиуса колеса:

dдиаметр обода диска колеса, дюйм;

H — высота профиля шины, мм;

— отношение высоты профиля к ее ширине

B — ширина профиля шины, мм

? = 0.94 — коэффициент деформации шин

Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче (на низшей передаче РК) по условию преодоления максимального сопротивления определим следующим образом:

.

Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче (на низшей передаче РК) по условию сцепления движителя с опорной поверхностью:

.

P==0,8*184 673,25=147 738,6Н ц — коэффициент сцепления: для условий движения по сухому шоссе ц = 0,7… 0,8.

Итак, передаточное число трансмиссии (на низшей передаче РК) на 1-передаче:

i1T н 98,46

Определим передаточное число трансмиссии на высшей передаче:

Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче (на высшей передаче РК):

i1T в =

Минимальное число ступеней в коробке передач (на высшей передаче РК):

Где neN — номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;

— обороты двигателя при максимальном крутящем моменте, мин-1;

Для обеспечения постоянства скорости движения АТС в момент перехода на смежную передачу и для одинаковой степени изменения нагрузки двигателя передаточные числа трансмиссии должны распределяться по закону геометрической прогрессии:

Из этого условия определяем передаточные числа в коробке передач:

На первой передаче

На второй передаче

На третьей передаче

На четвертой передаче

На пятой передаче

1.4 Расчет и построение тяговой характеристики АТС

Тяговый баланс автомобиля — это зависимость силы тяги на колесах автомобиля для всех передаточных чисел в трансмиссии (тяговая характеристика автомобиля) и сил сопротивления качению Рf и воздуха, от скорости движения автомобиля. Кривые Ртi строятся для всех ступеней в коробке передач.

Скорость автомобиля V связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя пе формулой:

Скорость движения АТС на всех передачах (в соответствии с принятой в п. 2 частотой вращения коленчатого вала) определяется по формуле:

Значение свободной силы тяги Pa АТС на всех передачах вычисляется по формуле:

где

Pk — касательная сила тяги АТС определяется по формуле:

Pw — сила сопротивления воздушной среды определяется по формуле:

Пример расчета на первой передаче при :

.

Тяговая характеристика АТС на низшей передаче раздаточной коробки

Рис. 3

Тяговая характеристика АТС на высшей передаче раздаточной коробки

Рис. 4

1.5 Расчет и построение динамической характеристики АТС

D — динамический фактор Динамическая характеристика на низшей передаче раздаточной коробки Рис. 5

Динамическая характеристика на высшей передаче раздаточной коробки Рис. 6

2. Расчет и построение экономической характеристики АТС

Экономическая характеристика автомобиля — это зависимость расхода топлива Qs [л/100км] движения автомобиля. Она строится для случаев движения автомобиля на высшей и предпоследней передачах в коробке передач с номинальной нагрузкой в диапазоне скоростей V, обусловленных крайними значениями частот вращения коленчатого вала двигателя.

Расход топлива Qs в общем случае определяется по следующей формуле:

где ge — удельный расход топлива, определяемый по нагрузочной характеристике двигателя в зависимости от степени использования мощности двигателя N:

рт — плотность топлива: при расчетах можно принимать рт = 0,75 кг/л для бензина и рт =0,82 кг/л — для дизельного топлива.

Пример расчета при:

Рис. 7

3. Расчет и построение характеристик ускорения

Возможные ускорения разгона на каждой передаче.

Ускорения АТС на всех передачах для принятых ранее частот вращения коленчатого вала двигателя и рассчитанных значений скорости вычисляют по формуле:

двигатель автомобиль трансмиссия торможение где: — коэффициент учета вращающихся масс АТС Пример расчета на первой передаче при:

Ускорения Рис. 8

4. Расчёт и построение характеристик разгона

Из графика ускорений определяем средние ускорения в интервале изменения скоростей.

Время разгона в интервале изменения скоростей V1 и V2:

Определим время разгона на каждой передаче Время переключения передач принимаем

Общее время разгона:

Рис. 9

При определении пути разгона S считают, что в каждом интервале изменения скорости автомобиль движется равномерно со скоростью:

Величину уменьшения скорости за время переключения определяют из выражения:

Путь, пройденный автомобилем за время переключения передач:

Общий путь разгона:

5. Расчет и построение характеристик торможения

Процесс торможения описывается зависимостями

и — тормозные диаграммы.

Общее время процесса включает следующие составляющие:

1. Время реакции водителя

2. Время срабатывания тормозного привода

3. Время торможения с установившимся замедлением

4. Время оттормаживания

Рис. 10

Тормозной путь — путь, проходимый за время запаздывания тормозного привода, время нарастания замедления и время торможения с установившимся замедлением

.

Остановочный путь — весь путь, проходимый автомобилем от момента обнаружения препятствия до полной остановки

.

При коэффициенте сцепления ц=0,85 получим следующие значения для тормозного пути:

Тормозная характеристика.

Рис. 11

1. Тарасик В. П. Теория движения автомобилей: Учебник для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 478 с.

2. Е. Е. Баженов. Теория автомобиля. Методические указания к курсовой работе. Екатеринбург. 1999, 66 с.

3. Чернышев В. А. Тягово-динамический и топливно-экономический расчет автомобиля: Методические рекомендации по выполнению курсовой работы. — М.: МГАУ, 2002. — 39 с.

4. Теория автомобиля. Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине «Автомобили, ч. 2» для студентов заочной формы обучения специальности 150 200 «Автомобили и автомобильное хозяйство». / Составители: М. М. Мухаметдинов, А. Ю. Барыкин, А. А. Гусева. — Набережные Челны: КамПИ, 2003.