Исследования возможностей диагностирования автомобиля (стр. 4 из 7)

, [кВт] (1)

где N_е_max=132,4 [кВт] - максимальная эффективная мощность двигателя;

n_e - текущая частота вращения, [об/мин];

n_N=4800 [об/мин] - частота вращения при максимальной мощности;

коэффициенты а=в=с=1.

Определяем значения наименьшей устойчивой – n_e_min , и максимальной – n_e_max, частот вращения коленчатого вала двигателя.

n_{e min} = 0,13× n_N=0,13×4800=624=700 [об/мин],

n_e_max = 1,2×n_N =1,2×4800=5760=6000 [об/мин].

Полученный диапазон частот вращения коленчатого вала разбиваем на двенадцать значений через интервал в 100 [об/мин].

Для каждого значения n_e , с использованием уравнения Лейдермана, определяем значения эффективной мощности двигателя N_e.

Часть мощности двигателя затрачивается на привод вспомогательного оборудования (генератор, насос системы охлаждения двигателя, компрессор, насос гидроусилителя руля и др.), и лишь оставшаяся мощность N_e¢ - мощность нетто, используется для движения автомобиля.

N_e¢ = 0,9×N_e, [кВт] (2)

Для расчета графика эффективного крутящего момента используем выражение вида:

, [Н×м]. (3)

Часть эффективного крутящего момента двигателя – M_e затрачивается на привод навесного вспомогательного оборудования, и лишь оставшаяся его часть, так называемый крутящий момент нетто – М_e¢, используется для движения автомобиля. Для определения момента нетто воспользуемся выражением:

М_e¢ = 0,9 × М_e , [Н×м] (4)

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Параметры внешней скоростной характеристики двигателя марки 1JZ-GE

Параметры	Частота вращения коленчатого вала, об/мин
Параметры	700		800	900	1000		1100	1200	1300	1400	1500
N_е , кВт	17,03853148		19,693274	22,39215	25,13148148		27,90759	30,7168	33,55543	36,41981	39,30625
N_e' , кВт	15,33467833		17,723947	20,15294	22,61833333		25,11683	27,64512	30,19989	32,77783	35,37563
М_e , Нм	232,4542509		235,08846	237,6056	240,0056481		242,2886	244,4545	246,5034	248,4351	250,2498
М_e' , Нм	209,2088258		211,57961	213,845	216,0050833		218,0598	220,0091	221,853	223,5916	225,2248
N_е , кВт	42,21108		45,13062	48,0612	50,99913		53,94074	56,88235	59,82028	65,6704	68,57523
N_e' , кВт	37,98997		40,61756	43,25508	45,89922		48,54667	51,19412	53,83825	59,10336	61,71771
М_e , Нм	251,9474		253,5279	254,9914	256,3377		257,567	258,6793	259,6744	261,3135	261,9574
М_e' , Нм	226,7527		228,1751	229,4922	230,704		231,8103	232,8113	233,707	235,1821	235,7616
N_е , кВт	71,46167		74,32605	77,16468		79,97389	82,75	85,48933	88,18821	90,84295	96,00532
N_e' , кВт	64,31551		66,89345	69,44821		71,9765	74,475	76,9404	79,36939	81,75866	86,40479
М_e , Нм	262,4842		262,894	263,1867		263,3623	263,4208	263,3623	263,1867	262,894	261,9574
М_e' , Нм	236,2358		236,6046	236,868		237,0261	237,0788	237,0261	236,868	236,6046	235,7616
N_е , кВт		98,5056	100,947	103,3259	105,6387		107,8815	110,0508	112,1428	114,1539	117,9188
N_e' , кВт		88,65504	90,85233	92,99335	95,07479		97,09333	99,04568	100,9285	102,7385	106,1269
М_e , Нм		261,3135	260,5525	259,6744	258,6793		257,567	256,3377	254,9914	253,5279	250,2498
М_e' , Нм		235,1821	234,4972	233,707	232,8113		231,8103	230,704	229,4922	228,1751	225,2248
N_е , кВт		119,6651	121,3158	122,8672	124,3156		125,6574	126,8889	128,0063	129,006	129,8844
N_e' , кВт		107,6986	109,1842	110,5805	111,8841		113,0917	114,2	115,2057	116,1054	116,896
М_e , Нм		248,4351	246,5034	244,4545	242,2886		240,0056	237,6056	235,0885	232,4543	229,703
М_e' , Нм		223,5916	221,853	220,0091	218,0598		216,0051	213,845	211,5796	209,2088	206,7327

На основе результатов в таблице, строим графики внешней скоростной характеристики двигателя (рис. 5).

Рис. 5 Графики внешней скоростной характеристики

4.2 Тяговый баланс автомобиля

Тяговый баланс автомобиля - это совокупность графиков зависимостей силы тяги на ведущих колесах F_к, [Н] (на различных передачах), а также суммы сил сопротивления качению F_f, [Н] ивоздуха F_w, [Н], от скорости движения автомобиля V_a, [км/ ч].Графики сил тяги на колесах автомобиля строим для всех ступеней коробки перемены передач.

Расчет сил тяги на колесах для каждой передачи – F_ki производится по формуле:

, [Н] (5)

h_ТР - коэффициент полезного действия трансмиссии;

U_ТР - передаточное число трансмиссии;

r_к - радиус качения колеса, [м].

КПД трансмиссии автомобиля определяется на основании потерь мощности на трение:

h_тр = 0,98^К×0,97^L× 0,99^M (6)

K - число пар цилиндрических шестерен в трансмиссии автомобиля, через которые передается крутящий момент на i-той передаче;

L - число пар конических или гипоидных шестерен;

M - число карданных шарниров.

Для определения К, L, Mнеобходимо использовать кинематическую схему автомобиля, данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – КПД трансмиссии

Передачи	K	L	M	h_тр
I	6	1	3	0,833746017
II	6	1	3	0,833746017
III	0	1	3	0,94119003
IV	6	1	3	0,833746017

Передаточное число трансмиссии автомобиля определяется как произведение:

U_ТР = U_КПП× U_РК× U_ГП (7)

U_КПП - передаточное число коробки перемены передач;

U_РК - передаточное число раздаточной коробки или делителя;

U_ГП - передаточное число главной передачи.

Для определения этих значений также воспользуемся кинематической схемой автомобиля, полученные значения занесем в таблицу 3.

Таблица 3 – Передаточное число трансмиссии

U_КПП	U_РК	U_ГП	U_ТР
I	2,804	1	4	11,216
II	1,531			6,124
III	1			4
IV	0,705			2,82

При расчетах радиусов качения колес, в качестве исходных данных, используют статический радиус - r_стат При этом следует учитывать, что радиус качения r_к обычно несколько больше статического и определяется индивидуально для диагональных и радиальных шин. На автомобиле ГАЗ -3307 установлены радиальные шины, поэтому радиус качения колеса рассчитываем по следующей формуле:

r_к = 1,04 × r_стат, [м]; (8)

r_стат= 0,31

r_к = 1,04 × 0,31 = 0,3224 [м]

При расчетах зависимостей силы тяги на колесах автомобиля крутящий момент двигателя нетто - М_é берем из таблицы 1.

Также для построения графика нам необходимо рассчитать скорость движения автомобиля на каждой передачи в зависимости от оборотов двигателя.

, [км/ ч] (9)

Далее определяем силы сопротивления качению колес автомобиля по дорожному покрытию, используя выражение:

, [Н] (10)

m_a = 1650 [кг] - масса полностью загруженного автомобиля;

g = 9,81 [м/с²] - ускорение свободного падения;

f - коэффициент сопротивления качению автомобильного колеса.

Величина коэффициента сопротивления качению колеса – f, зависит от скорости автомобиля. Для его определения используют выражение, предложенное Б.С. Фалькевичем:

(11)

Коэффициент сопротивления качению колеса автомобиля рассчитываем для двух типов дорог с асфальтобетонным покрытием и для грунтовой дороги.

f ₀ = 0,018- коэффициент сопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону;

f₀ = 0,03 - коэффициент сопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге.

Для расчета действующей на автомобиль силы сопротивления воздуха воспользуемся выражением вида:

, [Н] (12)

К_в – коэффициент обтекаемости формы автомобиля;

S_x–площадь проекции автомобиля на плоскость перпендикулярную продольной оси, [м²].

При известном значении безразмерного коэффициента аэродинамического сопротивления С_х = 0,3 можно легко определить значение коэффициента обтекаемости К_в по выражению, предложенному академиком Е.А. Чудаковым:

К_в = 0,5 × С_х×r_в, [кг/м³] (13)

r_в = 1,225 , [кг/м³] – плотность воздуха.

К_в = 0,5 × 0,3 × 1,225 = 0,18375 [кг/м³]

Для нахождения площади Миделя автомобиля S_x воспользуемся выражением:

S_x = 0,78 × Ва × Н, [м²] (14)

Ва = 1,495 [м] – колея передних колес