ВАриант 11 / Zapiska_Tyagovaya_dinamika

СОДЕРЖАНИЕ

3.1.2Практическое использование тяговой характеристика

4.1Построение топливной характеристики установившегося

4.2Практическое использование топливной характеристики

ВВЕДЕНИЕ

Тяговый расчёт автобуса позволяет определить его весовые параметры, характеристики двигателя, передаточные числа и КПД трансмиссии, обеспечивающие требуемые тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автобуса в заданных условиях эксплуатации.

Под тяговой динамичностью понимается свойство автобуса перевозить грузы и пассажиров с максимально возможной скоростью в заданных дорожных условиях. Отсюда следует, что чем лучше скоростные свойства автобуса, тем выше его производительность.

Топливная экономичность автобуса характеризует его свойство рационально использовать энергию сжигаемого топлива. Чем меньше расход топлива, тем дешевле эксплуатация автобуса.

Решение задач тягового расчета автобуса сводится к выбору полной массы автобуса, её распределению по мостам, подбору шин, расчёту радиуса качения ведущих колес, определению площади лобового сопротивления и коэффициента сопротивления воздуха, максимальной мощности и крутящего момента двигателя, частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте, КПД трансмиссии автобуса, передаточных чисел коробки передач и главной передачи.

Исходные данные для расчета сведены в таблицу В.1.

Таблица В.1 – Исходные данные

3

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АВТОБУСА

1.1 Расчет полной массы автобуса

Полная масса автобуса:

ma = m0+mг, mo Cm Lг ,

mрк – масса ручной клади, кг ( mрк 3 кг).

mг 2 75 75 68 0 3 5475 кг.

Тогда полная масса будет равна

ma = 6300+5475 = 11775 кг

1.2 Распределение нагрузки от полной массы автобуса по мостам

В технических данных не указано распределение веса автобуса по мостам, следовательно, для определения силы тяжести, приходящейся на задний мост автобуса G2, приходится 67–70% от массы автобуса [1,стр.13].

Сила тяжести автомобиля:

GA mA·g , Н,

где mA – полная масса автобуса, кг; mA 11775кг;

g – ускорение свободного падения, Н/кг; g 9,81Н/кг.

GA 11775·9,81 115512,8Н

Сила тяжести, приходящаяся на задний мост:

G2 0,67...0.70 ·GA

4

G2 0,67...0,70 ·115512,8 77393,6...80859 Н.

Согласно технического регламента таможенного союза ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств» максимально допустимая нагрузка составляет 112815Н [3]. В расчете принята G2 80859 Н

Сила тяжести, приходящаяся на передний мост:

G1 GA G2 , Н

G1 115512,8 80859 34653,8Н.

1.3 Подбор шин и определение расчетного радиуса качения колес

При выборе шин исходным параметром является нагрузка на наиболее нагруженных колесах.

Fшi Gni 9.81,

i

где Gi – нагрузка, приходящаяся на передний или задний мост;

ni – количество шин переднего или заднего мостов (индекс 1 – передний мост, индекс 2 – задний мост).

Приняты n1 2 , n2 4.

34653,8

Fш1 16,83 кН; 2

80859

Fш 2 20, 22 кН. 4

Наиболее нагруженными являются шины заднего моста.

По ГОСТ 5513-97 «Шины пневматические для грузовых автомобилей, прицепов к ним, автобусов и троллейбусов» выбираем шины 8.25 R20 и определяем её геометрические параметры:

Статический радиус колеса: r ст =0,453 м; Наружный диаметр шины D н =0,962 м.

Радиус качения колеса зависит от нормальной нагрузки, внутреннего давления воздуха в шине, окружной силы, коэффициента сцепления колеса с дорогой и поступательной скорости движения колеса при его качении.

Расчетный радиус качения вычисляется по формуле:

5

1.4 Выбор лобовой площади автобуса и расчет максимального значения силы сопротивления воздуха движению автобуса

Движение автобуса связано с перемещением частиц воздуха, на что расходуется часть мощности автобуса.

Для упрощения расчетов элементарные силы сопротивления воздуха, распределенные по всей поверхности автобуса, заменяют сосредоточенной силой сопротивления воздуха FВ. Точку приложения силы сопротивления воздуха FВ называют центром парусности автобуса. Расстояние от опорной поверхности до центра парусности называется высотой центра парусности и обозначается hВ.

Максимальная сила сопротивления воздуха: FВ = kВ ∙ АВ ∙ VАmax2 / 3,62, Н,

где kВ – коэффициент сопротивления воздуха, Н ∙ с2/м4; АВ – площадь лобового сопротивления, м2;

VАmax – максимальная скорость автобуса, км/ч; VAmax = 90 км/ч.

При определении основных параметров автобуса ориентировочные значения площади лобового сопротивления АВ и коэффициент сопротивления воздуха kВ выбираем согласно таблицы [1, стр.17]. Принимаем следующие значения согласно таблицы:

Площадь лобового сопротивления Aв 5,2…6,5 м2. В расчете принята Aв 6,1 м2.

Коэффициент сопротивления воздуха kв 0,27…0,33 Н·с2/м4. В расчете принят kв 0,3 Н·с2/м4.

Следовательно:

FВ = 0,3 ∙ 6,1 ∙ 902 / 3,62 = 1144 Н.

1.5 Определение максимальной мощности, крутящего момента и оборотов коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте

Максимальная мощность двигателя определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения автобуса при заданном дорожном сопротивлении ψV (принято для автобуса ψV=0,02).

где тр – коэффициент полезного действия (КПД);

6

V – коэффициент суммарного дорожного сопротивления.

При работе трансмиссии автобуса с полной нагрузкой, т.е. при работе двигателя на внешней скоростной характеристике, КПД трансмиссии ηтр, в зависимости от типа автобуса, можно выбрать из диапазона. Для автобусатр 0,83...0,87 . В расчете принят тр 0,87 для прямой передачи в КП и

тр 0,85 для остальных передач в КП. Считаем, что прямая передача в КП –

пятая, шестая передача – повышающая.

Значение коэффициента суммарного дорожного сопротивления ψV можно принять исходя из [1, стр. 19]. V 0.018...0.030 . В расчете принят V 0.02 .

Следовательно,

У автобусов с дизельным двигателем угловая скорость коленчатого вала ωЕmax при максимальной скорости движения автобуса и угловая скорость при максимальной мощности ωР равны.

Коэффициенты а, в и с зависят от коэффициентов приспособляемости двигателя по крутящему моменту kМ и угловой скорости kω.

Для дизельных, бензиновых с впрыском и карбюраторных двигателей коэффициенты а, в и с определяются по формуле:

a 1 kM k (k 2) ; (k 1)2

Согласно исходным данным, представленным в таблице В.1: kM 1,10 ;

7

Равенство а + в + с = 1 должно соблюдаться. Проверка:

0,7 + 1,2 + (– 0,9) = 1.

Значение оборотов коленчатого вала дизельных двигателей для автобусов np 2000 3500 об/мин [1]. В расчете принято:

nР = 2100 об/мин.

Минимальная частота вращения (угловая скорость) nЕmin (ωЕmin) коленчатого вала двигателей, при которой они устойчиво работают с полной нагрузкой, находится в переделах 700 – 800 об/мин (73,3 – 83,8 рад/с).

В расчете принято:

nЕmin = 800 об/мин. Максимальная стендовая мощность двигателя:

где kст – коэффициент коррекции, равный 0,93…0,96 [1]. В расчете принят kст = 0,95.

Peстmax 101,0,956 106,9 кВт

Момент, развиваемый двигателем при максимальной мощности:

M p Pe max p 9550·Pe max np , Нм M p 9550·101,62100 462 Hм

Максимальный момент, развиваемый двигателем:

Me max M p kM 462·1,10 508,2 Нм Максимальный момент двигателя, установленного на стенде

Частота вращения коленчатого вала двигателя (угловая скорость) при максимальном крутящем моменте nМ (ωМ) определяется по формуле [1]:

nM nP k , об/мин

nM 21001,50 1400 об/мин

1.6 Расчет передаточного числа главной передачи автобуса

Передаточное число главной передачи определяем исходя из условия обеспечения максимальной скорости движения автобуса по формуле [1]:

8

U0 0,377 ne max r0

Vmax U КПВ

где U КПВ – передаточное число высшей передачи в КП; В расчете приято UКПВ 0.8 .

U0 0,377 2100 0, 472 5,19 90 0,8

1.7 Определение передаточных чисел коробки передач

1.7.1 Расчет передаточного числа первой передачи

Расчет передаточных чисел коробки передач (КП) начинают с определения передаточного числа первой передачи u1.

Передаточное число первой передачи должно быть таким, чтобы автобус:

1.Мог преодолеть максимальное для данного типа автобуса дорожное сопротивление, задаваемое коэффициентом ψmax;

2.Не буксовал при трогании с места;

3.Мог двигаться с минимальной устойчивой скоростью для маневрирования в стесненных условиях.

Необходимое передаточное число 1-й передачи по условию преодоления

максимального дорожного сопротивления:

где ψmax – коэффициент максимального дорожного сопротивления, равный

0,35…0,40 [1].

В расчете принят ψmax = 0,35.

тр – КПД трансмиссии на первой передаче КП, тр 0,85.

Условие движения автобуса без буксования ведущих колес:

где φ – коэффициент сцепления шин с дорогой, равный 0,8…0,9 [1] В расчете принят φ = 0,8;

Gφ – cцепной вес автобуса, Н.

Сцепной вес автобуса с задним ведущим мостом:

9

Gφ = G2 ∙ kR2, Н,

где kR2 – коэффициент перераспределения нормальных реакций, равный

1,05…1,15.

В расчете принят kR2 = 1,05

Gφ = 80859 ∙ 1,05 = 84902 Н,

Передаточное число в коробке передач на 1-й передаче выбирается из условия:

U U1 U

8,512 U1 14,3

Принято U1 = 9,1.

Желательно, чтобы передаточное число 1-й передачи в КП U1 удовлетворяло условию обеспечения минимальной устойчивой скорости движения автобуса VАmin.

Минимальная устойчивая скорость движения:

VАmin = 0,377 ∙ ((nЕmin ∙ r0) / (U1 ∙ U0)), км/ч.

По имеющимся данным получим:

VАmin = 0,377 ∙ ((800 ∙ 0,472) / (9,1 ∙ 5,19)) = 3,01 км/ч.

Минимальная устойчивая скорость движения автобуса должна находиться в пределах 3…6 км/ч. Условие соблюдается.

1.7.2 Расчет передаточных чисел промежуточных передач

Передаточные числа промежуточных передач в КП выбираем из условия максимальной интенсивности разгона автобуса и возможности длительного движения при повышенном дорожном сопротивлении.

Передаточное число промежуточной передачи при наличии в КП прямой передачи определяется по формуле:

n m

Um U1 n 1

где n – номер прямой передачи в КП (n = 5); m – номер промежуточной передачи;

U1 – передаточное число первой передачи (U1 = 9,1);

Передаточное число 2-й передачи:

10

Передаточное число 3-й передачи:

Передаточное число 4-й передачи:

Исходя из полученных данных, получим:

3

U2 9,14 5,239

2

U3 9,14 3,017

1

U4 9,14 1,737

Полученные значения передаточных чисел передач в КП автобуса и главной передачи представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Передаточные числа трансмиссии автобуса

11