Проектировочный тяговый расчет

Проектирование - это комплекс конструкторско-эксперимента-льных работ, необходимых для создания объекта (автомобиля) [2]. Различают этапы эскизного, технического и рабочего проекта. Проектировочный тяговый расчет выполняют при эскизном проекте. При этом определяют мощность двигателя и передаточные числа трансмиссии, а затем строят графики силового и мощностного балансов, времени и пути разгона, топливной экономичности и др.

Обычно придерживаются следующей последовательности при выполнении проектировочного тягового расчета.

1. Из уравнения мощностного баланса (3) при N_п = N_и = N_кр = 0 получаем:

N_emaxη_тр =v_max[m_agf+(k_f+k_вF)v_max²]/1000 (21)

где N_е – мощность двигателя; N_emax – максимальная мощность двигателя; η_тр – КПД трансмиссии; N_п, N_и, N_кр – соответственно потери мощности на сопротивление подъему, инерцию, в сцепном устройстве; k_в - коэффициент обтекаемости; F - лобовая площадь, т.е. площадь фронтальной проекции автомобиля; f - коэффициент сопротивления качению, k_f учитывает его рост при увеличении скорости движения, обычно k_f = 7·10^-6; v_max – максимальная скорость движения.

По формуле (21) находят N_emax, если задана v_max, либо находят v_max, если задана N_emax. В последнем случае решение можно выполнить графически. На графике N = f(v_a) строят кривую, соответствующую правой части уравнения (21), и проводят горизонтальную линию N_emaxη_тр до пересечения с этой кривой. Точка пересечения дает значение v_max.

2. Определяем передаточное число главной передачи u₀ при известных ω_N, r_к, v_max: u₀= ω_Nr_к/(u_кпвv_max), (22)

где u_кпв - передаточное число высшей передачи коробки передач, обычно u_кпв= 1, но если применен дизель, то обычно u_кпв= 0,7…0,8.

3. Определяем передаточное число первой (низшей) передачи коробки передач по заданному значению ψ

u_кп1 = m_аψ_maxgr_к/M_еmaxu₀η_тр) (23)

и по сцеплению ведущих колес с дорогой

u_кп1 = (m_р m_сцgφ_х r_к)/(M_еmaxu₀η_тр) (24)

где m_р = 1,2- коэффициент динамического изменения нормальных ре­акций для задних ведущих колес (при передних или всех ведущих колесах принимают m_р = 1), m_сц - масса, приходящаяся на ведущие колеса неподвижного автомобиля. Обычно принимают меньшее из значений по уравнениям (23) и (24).

4. Располагая значением u_кп1/ u_кпа = D_кп (диапазон передаточных чисел коробки передач), переходят к выбору числа передач и значений передаточных чисел коробки передач.

Общее число передач зависит от D_кп и соотношений между соседними передаточными числами q_i = u_кпn/ u_кп(n+1). Если общее число передач получается больше пяти-шести: то применяют дополнительные коробки передач (делители, демультипликаторы). Выбирая значения передаточных чисел обычно ориентируются на имеющийся в автомобилестроении опыт, а затем для различных вариантов просчитывают разгоны, средние скорости и расходы топлива для типичных условий эксплуатации.

Если исходить из условия, что на всех передачах при полной подаче топлива двигатель должен работать в неизменном диапазоне угловых скоростей (ω' - ω" - на рис.14), то это приводит к заданию передаточных чисел по геометрической прогрессии, для которой

u_кпn/ u_кп(n+1) = q = , где р - число передач, считая u_кпв = 1.

Рис.14. Зависимость угловой скорости от скорости движения

Сближение низших передач при увеличении разрыва между высшими передачами обеспечивает арифметический ряд, для которого

u_кпn- u_кп(n+1) =а= (D_кп -1)/(р -1).

Сближение высших передач при увеличении разрыва между низшими передачами обеспечивает гармонический ряд, для которого

1/u_кпn- 1/u_кп(n+1) =m= (D_кп -1)/(р -1)D_кп.

Для сравнения приведем значения передаточных чисел при D_кп = 4, р = 4, а также для автомобилей ВАЗ-2101 и ВАЗ-2105:

4,0 - 3,0 - 2,0 -1 - при а = 1,0 - арифметический ряд,

4,0 - 2,52 -1.59 -1 - при q = 1,59 - геометрический ряд,

4,0 -2,0 -1,33 -1 - при m = 0,25 - гармонический ряд,

3,75 - 2,3 -1,49 - 1 - ВАЗ-2101 (отличие от геометрического ряда 3-6%),

3,67 - 2,1 -1,36 -1 - ВАЗ-2105 (отличие от гармонического ряда около 8% для второй и 3% для третьей передач).

В применяемых коробках передач значения передаточных чисел часто отличаются от точных значений чисел ряда из-за конструктивных особенностей или других соображений. Обычно гармонический ряд обеспечивает меньшие расходы топлива и время разгона до заданной скорости Т_р при разгоне, а также более высокие средние скорости, чем геометрический ряд. Арифметический ряд для автомобилей не используют.

На многих легковых автомобилях для снижения расхода топлива и угловой скорости вала двигателя при движении с высокими скоростями применяют дополнительную повышающую передачу.

Вопросы для самоконтроля

1. Расскажите об оценочных показателях тягово-скоростных свойств автомобиля.

2. Расскажите о скоростной характеристике двигателя.

3. Расскажите о силовом балансе автомобиля.

4. Расскажите о мощностном балансе автомобиля.

5. Расскажите о влиянии времени и путь разгона на тягово-скоростные

качества автомобиля

6. Расскажите о нормальных реакциях, действующих на колеса автомобиля.

7. Расскажите о предельных значениях показателей скоростных свойств автомобиля.

8. Расскажите о динамическом преодолении подъемов автомобилем.

9. Расскажите о скоростных свойствах автомобиля с ГМП.

10. Расскажите о проектировочном тяговом расчете автомобиля.

Литература:

1.Обязательная

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

2. Нарбут А.Н. Теория автомобиля: Учебное пособие. - М.: МАДИ (ГТУ), 2002. -71с.

2. Дополнительная

3. Вахламов В. К. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя. /В.К.Вахламов, М.Г.Шатров, А.А.Юрчевский; Под ред. А.А.Юрчевского. - М.: Издательский центр «Академия», 2003.- 816с.

4. Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля: Учебник для вузов.- М., 1966.- 280с.