Пособие к КП
.pdfПуть ∆S и S, и время ∆t и t движения определяем по формулам (37), (38), (39), (40).
Расчеты сводим в таблицу 15.
Из рисунка 6 следует, что оптимальная скорость переключения с IV на III
передачу VIV-III ≈ 130 км/ч, при этом DIV ≈ 0,025, DIII ≈ 0,035. При Vmax = 139,7 км/ч из рис. 5 и таблицы 13 принимаем DIV = 0,012. Диапазон скоростей движения на
IV передаче принимаем за один интервал.
Таблица 15
Динамическое преодоление подъема (IV передача)
|
Скорость |
|
|
Ускорение, м/с2 |
∆t, |
t, |
∆S, |
S, |
|||
№ |
км/ч |
Dн |
Dк |
||||||||
интервала |
м/с |
|
|
|
с |
с |
м |
м |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
|
Vн |
Vк |
|
|
jн |
jк |
jср |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
1 |
139,7 |
130 |
0,012 |
0,025 |
-0,99 |
-0,88 |
-0,935 |
2,89 |
2,89 |
108 |
108 |
|
38,8 |
36,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Переключение с IV на III передачу:
∆tп = 0,7с, t = 2,89 + 0,7 = 3,59с
∆Vп = 33 · 0,7 · 0,126 = 2,9 м/с, VнIII = 36,1 – 2,9 = 33,2 м/с
∆Sп = (36,1 – 17 · 0,7 · 0,126) · 0,7 = 24,2 м, S = 108 + 24,2 = 132,2 м.
Продолжение таблицы 15
III передача
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
1 |
119,5 |
101,4 |
0,051 |
0,08 |
-0,62 |
-0,39 |
-0,51 |
9,98 |
13,57 |
306,2 |
43,84 |
|
33,2 |
28,16 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
101,4 |
90 |
0.08 |
0,092 |
-0,39 |
-0,29 |
-0,34 |
9,29 |
22.86 |
247 |
685,3 |
|
28,16 |
25 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Переключение с III на II передачу:
∆tп = 0,7с, t = 22,86 + 0,7 = 23,56с ∆Vп = 2,9 м/с,
VнIII = 25 – 2,9 = 22,1 м/с (79,6 км/ч)
∆Sп = (25 – 17 · 0,7 · 0,126) · 0,7 = 16,5 м,
S = 685,3 + 16,5 = 701,7 м.
На II передаче автомобиль «Москвич»-412 И Э может преодолевать оставшуюся часть подъема, двигаясь равномерно V = 79,6 км/ч. Из графика рис. 5
31
следует, что при этом D ≈ 0,16, т. е. в этих условиях «Москвич»-412 И Э имеет запас тяги, который определяется разницей между D и ψ.
График (рисунок 8) изменения скорости V движения автомобиля от величины пройденного пути S и времени t строят также и в том же масштабе, что и график разгона.
Рисунок 8. Графики изменения скорости V движения автомобиля «Москвич»-412 И Э от величины пройденного пути S:
1 – при динамическом преодолении подъема α=6,5°; 2 – при движении накатом.
2.7 Движение автомобиля накатом
При движении накатом двигатель отсоединен от колес, тяговая сила на колесах автомобиля отсутствует, потери на трение в трансмиссии невелики, т. к. агрегаты работают без нагрузки.
Замедление автомобиля при движении накатом
jH = |
Pд + Pв + PХ.Х. |
,м/с2 |
(47) |
|
|||
|
Ga δH |
|
|
где δн – коэффициент учета вращающихся масс при накате, т. к. двигатель отключен от трансмиссии δн = 1,05;
Рх.х – приведенная к ведущим колесам сила сопротивления трансмиссии при работе на холостом ходу.
32
Величину Рх.х. можно определить как |
|
Рх.х. = Кх.х.· (2 + 0,09 V) · Gа · 10-3 , Н |
(48) |
где Кх.х – коэффициент холостого хода для автомобилей колесной формулы
4x2-Кх.х = 1;
4x4 - Kх.х = 1,5;
6x6 - Кх.х ≈ 2…3.
Подставляя значения Рд, Рв и Рх.х |
в (47) получим |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
V 2 |
|
|
k |
в |
BH |
a |
V 2 |
|
|
|
|||
j |
Н |
= |
|
|
|
|
i + f |
|
1 |
+ |
|
|
+ |
|
|
|
+ 0,001 |
(2 |
+ 0,09V ) , м/с 2 |
(49) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
δ |
|
|
o |
|
|
20000 |
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При i = 0, опуская за малостью 20000V получим
|
|
|
g |
|
k |
в |
BH |
a |
V 2 |
|
|
|
(50) |
||
j Н |
= |
|
|
f o + |
|
|
|
+ 0,001 (2 + 0,09V ) |
, м/с 2 |
||||||
δ н |
|
|
G a |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для автомобиля «Москвич»-412 И Э, подставляя kв |
= 0,35 |
м с |
, В = 1,27 м, |
||||||||||||
м4 |
|||||||||||||||
Н =1,5 м, Gа = 13734 Н, fо = 0,012 получим |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
jн = - (0,112 + 0,02 V + 0,00045 V2) |
|
|
(51) |
|||||||||
Расчет пути Sn и времени tn движения автомобиля накатом проводим в диапазоне скоростей от начальной Vн равной конечной скорости преодоления подъема (для «Москвич»-412 И Э Vн = 79,6 км/ч) до конечной Vк (для грузовых автомобилей Vк = 10 км/ч, для легковых Vк = 20 км/ч).
Для расчета диапазон изменения скоростей делим на 5…6 интервалов.
При расчете среднего замедления на каждом интервале в формулу (51) подставляем среднее значение скорости движения на интервале. Время tn движения на каждом интервале и путь ∆Sn , пройденный за интервал, а также суммарные путь ∆Sn и время tn рассчитываем по формулам (37), (38), (39), (40). Результаты расчета сводим в таблицу 16.
33
Таблица 16
Расчет движения автомобиля накатом
№ |
|
Скорость |
|
|
|
|
|
|
|
|
км/ч |
|
jср |
∆tн, |
Tн, |
∆Sн, |
Sн, |
||
интер- |
|
|
|||||||
|
м/с |
|
м/с |
с |
с |
м |
м |
||
вала |
|
|
|||||||
Vн |
Vк |
Vср |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
79,6 |
70 |
74,8 |
-0,72 |
3,69 |
3,69 |
76,8 |
76,8 |
|
12,1 |
19,44 |
20,78 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
70 |
60 |
65 |
0,62 |
4,47 |
8,16 |
80,6 |
157,4 |
|
19,44 |
16,67 |
18,05 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
3 |
60 |
50 |
55 |
-0,52 |
5,35 |
13,51 |
81,6 |
239 |
|
16,67 |
13,89 |
15,27 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
4 |
50 |
40 |
45 |
-0,43 |
6,49 |
20 |
81,1 |
320 |
|
13,89 |
11,1 |
12,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
5 |
40 |
30 |
35 |
-0,35 |
7,9 |
27,9 |
76,9 |
397 |
|
11,1 |
8,33 |
9,72 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
6 |
30 |
20 |
25 |
-0,27 |
10,26 |
38,16 |
71,2 |
468,2 |
|
8,33 |
5,56 |
6,94 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
График изменения скорости V движения автомобиля в зависимости от величины пути Sн, пройденного накатом (рисунок 8) строится также и в том же масштабе, что и графики разгона и динамического преодоления подъема (рис. 6, 7).
2.8 Торможение автомобиля
Максимальное замедление при торможении
jmax = ϕх ·g |
(52) |
Обычно в условиях эксплуатации применяют служебное торможение, при котором чтобы избежать неприятных ощущений у пассажиров, повышенного износа тормозов и шин, замедление составляет 1,5…2,5 м/с.
Время торможения |
V H −VK |
|
|
|
|
tтор = |
, c |
|
(53) |
||
|
|
|
|||
Путь торможения |
|
j3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sтор = |
|
kЭ (VН +VК ) |
t |
(54) |
|
|
|
||||
|
2 |
|
ТОР |
|
|
|
|
|
|
||
34
или
|
k |
Э |
(V 2 |
+V 2 ) |
|
Sтор = |
|
Н |
К |
(55) |
|
|
|
2 |
jз |
||
|
|
|
|
где kЭ – коэффициент эффективности торможения.
Для легковых автомобилей kЭ = 1,2, для грузовых kЭ ≈ 1,4, автобусов kЭ = 1,6. Для автомобиля «Москвич»-412 И Э при служебном торможении (jз = 2,0
м/с) от Vн = 20 км/ч до полной остановки Vк = 0
Sтор = |
1,2 5,56 |
2 |
= 9,27м |
|
2 |
2 |
|
||
|
|
|
||
tтор = 5,256 = 2,78 с
Остановочный путь определяем по формуле
Sост = |
tP + tCP + 0,5 tH |
+ STOP |
(56) |
|
3,6 |
||||
|
|
|
где tр – время реакции водителя;
tср – время срабатывания тормозов; tн – время нарастания замедления.
Для расчетов принимаем tр ≈ 0,8 с;
tср для гидравлических тормозов tср = 0,2…0,4 с, для пневматических – tср = 0,6…0,8 с;
величина tн:
-для легковых автомобилей – 0,05…0,4 с;
-для грузовых и автобусов с гидравлическим приводом тормозов –
0,15…1,3 с;
-для грузовых и автобусов с пневматическим приводом тормозов –
0,2…1,5 с.
Для «Москвич»-412 И Э принимаем tр = 0,8 с, tср = 0,25 с, tн = 0,1 с, тогда остановочный путь
Sост = |
0,8 +0,25 +0,5 0,1 |
+9,27 |
= 9,58 |
м |
|
3,6 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
tост = 0,8 + 0,25 + 0,1 + 2,78 = 3,93 c
2.9 Расчет топливной экономичности
Топливная экономичность автомобиля оценивается показателями работы двигателя: удельным расходом топлива gе( кВткг ч) и часовым расходом GT( кгч ).
35
Основным показателем топливной экономичности автомобиля является удельный расход Qs топлива измеряемый в литрах на 100 км пройденного пути
Qs = |
Q |
100, |
|
л |
(57) |
|
S |
100км |
|||||
|
|
|
||||
где Q – общий расход топлива (л) на пройденном участке; S – длина участка (км).
Или если расход Q топлива задан в кг:
Qs = |
Q |
100, |
|
л |
|
S ρT |
100км |
||||
|
|
||||
где ρт – плотность топлива.
Расход топлива определяем для дорожного цикла состоящего из следующих участков:
-разгон автомобиля от V = 0 до Vmax;
-движение по горизонтальному участку длиной 5 км со скоростью Vmax;
-динамическое преодоление подъема α = 6,5º длиной S = 1 км, скорость в начале подъема Vmax ;
-движение на высшей передаче с постоянной скоростью равной конечной скорости преодоление подъема по горизонтальному участку длиной S = 10 км;
-движение накатом от начальной скорости, равной скорости движения на
горизонтальном участке, до конечной Vк = 20 км/ч для легковых автомобилей и Vк = 10 км/ч для грузовых;
-торможение до Vк = 0.
Для расчетов принимаем средний удельный расход gср топлива gср = gе.
Удельный расход gе топлива:
-для бензиновых двигателей ge = 0,3 кВткг ч ;
-дизелей gе = 0,23 кВткг ч .
Плотность ρт топлива:
-бензина ρт = 0,75 кг/л;
-дизельного ρт = 0,85 кг/л.
36
2.9.1 Расход топлива при разгоне
Для расчета расхода топлива при разгоне принимаем значение скоростей Vi и пути ∆S из таблицы 14.
В процессе разгона автомобиля затрачивается работа Ac на преодоление внешних сопротивлений (перекатывания и воздуха) и работа Aэ на увеличение
кинетической энергии автомобиля, а именно |
|
Aс = (Pд + Рв) Sр, (Н·м) |
(58) |
где Pд – сила дорожного сопротивления (Н); Рв – сила сопротивления воздуха (Н); Sр – путь разгона (м);
и
|
V 2 |
−V 2 |
(ma + 0,01 mк iгл2 iki2 ν) |
Aэ = |
к |
н |
|
|
2 |
||
|
|
|
где Vк – скорость в конце разгона (м/с);
Vн – скорость в начале разгона (м/с); mа – масса автомобиля (кг)
mк – масса колеса (кг);
iгл - передаточное число главной передачи; iкi - передаточное число коробки передач; v – число колес.
Полная работа разгона с учетом к.п.д. трансмиссии
Aп = Aс η+ Aэ
где η – к.п.д. трансмиссии. Расход топлива за разгон:
Qп = Ап gСР
36 105
Расход топлива при разгоне автомобилем «Москвич»-412 И Э.
Разгон на I передаче.
-начальная скорость VнI = 0 м/с
-конечная скорость VкI = 11,7 м/с
-средняя скорость VсрI = 5,85 м/с
-длина участка разгона SI = 43,87 м
(59)
(60)
(61)
37
Средние значения сил дорожного и воздушного сопротивлений рассчитываем в соответствии с формулами (20) и (21).
Pд = 164,8 + 0,008 V2
Pв = 0,667 V2
Подставляя VсрI получим Pд = 165 Н, Pв = 22,8 Н. Тогда работа на преодоление внешних сопротивлений
AсI = (165 + 22,8)·43,87 = 8227 Н·м
Работа на увеличение кинетической энергии
AэI = 112,72 (1400 +0,01 14,3 3,492 3,912 4) = 103112 Н·м
Полная работа
AпI = 8227 +103112 =121021 Н м 0,92
Расход топлива за разгон на I передаче
QI = 121021 0,3 = 0,01 кг 36 105
Удельный расход топлива за разгон на I передаче
QsI = |
QI |
100 = |
0,01 |
|
100 = 30,65 |
л |
|
0,04387 |
0,75 |
100км |
|||
|
S I ρT |
|
||||
Разгон на II передаче
-начальная скорость VнII = 11,42м/с
-конечная скорость VкII = 24,72 м/с
-средняя скорость VсрII = 18,07 м/с
-длина участка разгона SII = 250,6 – 51,96 = 198,64 м
Средняя сила сопротивления дороги
PдII = 164,8 + 0,008·18,072 = 167,4 Н
Средняя сила сопротивления воздуха
PвII = 0,667·18,072 = 217,8 Н
38
Работа на преодоление сил сопротивления
AсII = (167,4 + 217,8)·198,64 = 76514 Н·м.
Работа на увеличение кинетической энергии
AэII = |
24,722 −11,422 |
(1400 + 0,01·14,3·4·3,912·2,042 ) = 345454 Н·м. |
|
2 |
|||
|
|
Полная работа
ApII = 345454 + 76514 = 458661 Н·м. 0,92
Расход топлива за разгон на II передаче
QII = |
458661 0,3 |
= 0,038 кг |
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
36 105 |
|
|
||
Удельный расход топлива за разгон на II передаче |
||||||
QsII = |
|
0,038 |
|
100 = 25,7 |
л |
|
|
0,19864 0,75 |
100км |
||||
Разгон на III передаче.
-начальная скорость VнIII = 24,44 м/с
-конечная скорость VкIII = 34,6 м/с
-средняя скорость VсрIII = 29,52 м/с
-длина участка разгона SIII = 927 – 267,8 = 659,2 м Средняя сила сопротивления дороги
PдIII = 164,8 + 0,008·29,522 = 171,8 Н
Средняя сила сопротивления воздуха
PвIII = 0,667·29,522 = 1306 Н
Работа на преодоление сил сопротивлений
AсIII = (171,8 + 1306)·659,2 = 974490 Н·м.
Работа на увеличение кинетической энергии
AэIII = |
34,62 − 24,442 |
(1400 + 0,01·14,3·4·3,912·4·1,332) = 426056 Н·м. |
|
2 |
|||
|
|
39
Полная работа
ApII = 426056 + 974490 =140546 Н·м. 0,92
Расход топлива |
1400546 0,3 |
|
|
|
||
QIII = |
= 0,117 кг |
|
|
|||
|
36 105 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Удельный расход топлива за разгон на III передаче |
||||||
QsIII = |
|
0,117 |
|
100 = 23,6 |
л |
|
|
0,6592 0,75 |
100км |
||||
|
|
|
||||
Разгон на IV передаче.
-начальная скорость VнIV = 34,32 м/с
-конечная скорость VкIV = 38,9 м/с
-средняя скорость VсрIV = 36,6 м/с
-длина участка разгона SIV = 1952 – 951 = 1001 м
PдIV = 164,8 + 0,008 36,62 = 175,5 Н
PвIV = 0,667·36,62 = 839,4 Н
AсIV = (175,5 + 839,4) 1001 = 1070056 Н·м.
AэIV = |
|
38,92 − |
34,322 |
(1400 + 0,01·14,3·3,912·4) = 235965 Н·м. |
|||||||
2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ApIV = |
235965 +1070056 |
=1306020 Н·м. |
|||||||||
0,92 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
QIV = |
1306020 0,3 |
= 0,109 кг |
|||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
36 10 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
QsIV = |
0,109 100 |
=14,5 |
|
|
л |
|
|||||
|
100км |
||||||||||
|
|
0,75 |
|
|
|
|
|||||
2.9.2 Расход топлива при движении автомобиля с максимальной скоростью
При движении с максимальной скоростью двигатель автомобиля развивает полную мощность. Часовой расход топлива
Gт = Nmax ge |
(62) |
40