Введение
Эксплуатационными свойствами автомобиля, определяющими приспособленность его конструкции к эффективному использовании в реальных условиях, являются вместимость (пассажиро- и грузовместимость), использование массы, тяговая и тормозная динамичность, топливная экономичность, устойчивость, управляемость, маневренность, плавность хода, проходимость, надежность(безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость), безопасность.
Эффективность как безразмерное отношение эффекта (положительного результата) к соизмеримым затратам на его производство может быть энергетической и стоимостной (экономической).
Поскольку автомобиль является преобразователем химической энергии топлива и атмосферного воздуха через тепловой поток продуктов сгорания Gт Нu в поступательное движение массы mг водителя, пассажиров, грузов или специально оборудования по дрогам, улицам и местности с мгновенной рабочей скоростью uа,, то его эффект можно измерить полезным импульсом mгuа и полезной мощностью Na поступательного движения в автомобиле полезной массы mг,, а энергетическую эффективность автоперевозок - коэффициентом полезного действия (КПД) автомобиля hа. При этом полезную (транспортную) работу автомобиля должно определять интегрированием мгновенной мощности Na за время t, а стоимостную эффективность автомобиля – отношением цены (тарифа) к себестоимости полезной (транспортной) работы, измеряемой в физических единицах (МДж) с учетом динамического фактора автомобиля по двигателю Dг и сцеплению jl, показателей дорожных условий (j, f, i) и режимов движения (+ j). Все эти показатели, необходимые для графического определения коэффициента буксования d и рабочей скорости uа, можно синтезировать в динамическом паспорте автомобиля, разработанном и применяемом на кафедре «Тракторы и автомобили» Вятской ГСХА с целью прогноза энергетической и стоимостной эффективности автомобилей и тракторов. В не кафедральных литературных источниках такого динамического паспорта нет.
Расчет и построение графика динамического паспорта автомобиля (лист 2) возможны после предварительного анализа конструкции автомобиля и условий его использования (глава 1). Модель, прототип или альтернативную конструктивную схему автомобиля и предлагаемое предприятие студент выбирает сам с перспективой использования результатов курсового проектирования в дипломном проекте, как правило комплексном.
1. Анализ конструкции автомобиля и условий его использования
Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
В настоящее время на автомобилях используются главным образом поршневые двигатели внутреннего сгорания, приспособленные к устойчивому переносу мощности через трансмиссию к ведущим колесам в интервале частот вращения коленчатого вала от nм при максимальном крутящем моменте Ме max до nN при максимальной эффективной мощности
Ne max = MeN weN = 0,105 MeN nN, (1.1)
где MeN – крутящий момент при максимальной мощности, кНм;
Meн=0,36кНм.
weN – угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности, рад/с;
(1.2)
Nemax=114,912кВт.
При эксплуатации автомобиля часть эффективной мощности Ne расходуется потребителями, неучтенными при стендовых испытаниях двигателя, а также не может быть получена из-за отличия реальных атмосферных условий от стандартных при снятии внешней скоростной характеристики на стенде. Поэтому при использовании стандартной внешней характеристики для расчета тягово-скоростных показателей автомобиля все значения Ne необходимо умножить на коэффициент коррекции kp = 0,93 – 0,96.
Если реальной внешней характеристики двигателя в графической или табличной формах нет, но известны Ne max, nN, Ме max и nм, то после определения коэффициентов приспособляемости:
(1,3)
km=0,22
, (1.4)
kw=1,68 а также коэффициентов:
, (1.5)
a=0,74
0,74
, (1.6)
в=1,60
1,60
, (1.7)
с= 1,34
можно определить текущие значения крутящего момента по эмпирической зависимости:
, (1.8)
Ме – текущие значения крутящего момента, кНм;
MeN – крутящий момент при максимальной мощности, кНм; согласно (1.1)
;
n – текущие значения частоты вращения коленчатого вала, мин-1; принимаем не менее шести удобных и по возможности равномерно распределенных значений, включая n < nм; n = nм, n = nN и n > nN;
kp – коэффициент коррекции стендовой внешней характеристики, принятый из интервала kp=0,93-0,96.
Текущие значения эффективной мощности определяем по формуле:
Ne = Me we » 0,105 Ме n, (1.9)
а текущие значения удельного расхода топлива из произведения:
ge = geN kn, (1.10) где:
ge – текущее значение удельного расхода топлива, г/(кВт ч);
geN – удельный расход топлива при максимальной мощности Nmaxг/(кВтч); принимаем из технической характеристики двигателя или из задания;
kn – коэффициент влияния частоты вращения коленчатого вала на удельный расход топлива; определяем из графика [, с. 90] или из таблицы 1.
Таблица 1. Приближенные значения коэффициента kn при отношениях:
n,об/мин
3240
3040
2840
2640
2440
2240
2040
n/n ном
0,720
0,675556
0,631
0,587
0,542
0,498
0,453
kn
0,95
0,96
0,97
0,975
0,98
0,99
1,01
При несовпадении значений отношения n/nN табличные значения kn интерполируем и уточняем при построении графика внешней скоростной характеристики двигателя на миллиметровой бумаге формата А4 (рис. 1), расчете эффективного КПД
(1.11)
и часового расхода топлива
Gt = 10-3 ge Ne, (1.12)
где Нu – низшая теплота сгорания топлива;
Нu » 44 кДж/г –автомобильный бензин;
После графической проверки расчетных значений Me, Ne, ge, hе и Gt, включая их регуляторные (дизели) и ограничительные (карбюраторные двигатели грузовых автомобилей) «ветви», составляет таблицу 2:
Таблица 2. Внешняя скоростная характеристика двигателя при kр = 0,93
n, мин
Me,кНм
0,309
0,335
0,357
0,375
0,389
0,399
0,406
Ne,кВт
105,091
106,868
106,397
103,923
99,692
93,949
86,938
ge,г/кВт*ч
285,000
288,000
291,000
292,500
294,000
297,000
303,000
Gt, кг/ч
29,951
30,778
30,962
30,398
29,309
27,903
26,342
Не
0,287
0,284
0,281
0,280
0,278
0,275
0,270
1.2 Прогноз условий автоперевозок
Прогноз условий автоперевозок целесообразно совместить с оценкой проходимости и пассажиро- или грузовместимости автомобиля.
Основными показателями дорожных условий являются приведенный коэффициент дорожных сопротивлений и коэффициент сцепления. Они входят в неравенство:
y < Dг < jх l, (1.13)
определяющее проходимость и тяговую динамичность транспортного средства, у которого часть массы lmа действует на ведущие колеса, а часть массы (1 - l) mа- на ведомые. У полноприводных автомобилей коэффициент нормальной нагрузки ведущих колес l = 1, а у автопоездов с неполноприводными тягачами коэффициент l << 1 и ограничивает их проходимость по скользким дорогам.
Согласно ГОСТ Р 50597 – 93 дорожное покрытие должно иметь коэффициент сцепления j > 0,4. Однако на гололеде и снежном накате коэффициент сцепления j < 0,25 и часто является причиной ДТП. Такое несоответствие дороги стандарту, определенное контрольным торможением или следственным экспериментом на месте ДТП, может обеспечить защиту прав его участников, в том числе возместить материальный ущерб и компенсировать моральный вред за счет дорожно-эксплуатационного предприятия, своевременно не устранившего зимнюю скользкость дороги.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6