2. По значениям показателя удельной мощности можно оценить запас мощности двигателей двух микроавтобусов. Так как значение этого показателя для микроавтобуса РАФ-2203 больше, чем для УАЗ-2206, то это означает, что двигатель автомобиля РАФ-2203 обладает большим запасом мощности, чем двигатель автомобиля УАЗ-2206.
3. Так ка для обоих микроавтобусов значение отношения хода поршня к диаметру цилиндра равно 1, то можно предположить, что двигатели, устанавливаемые на этих автобусах, с небольшой долей вероятности относятся к быстроходным.
Таблица №4
Исходные данные для расчета внешних характеристик двигателя.
| Параметр | Размерность | Обозначение | Значение |
| Автомобиль (марка) | РАФ-2203-01 | ||
| Максимальная мощность двигателя пpи частоте | кВт об/мин | Nmax nmax | 72,1 4500 |
| Минимальный удельный расход топлива | г/кВт*ч | gmin | 285.6 |
| Коэффициенты в уравнении мощности | а1 а2 а3 | 1 1 1 | |
| Коэффициенты в уравнении расхода топлива | b0 b1 b2 | 1, 2 1 0,8 | |
| Минимальная частота вращения | об/мин | no | 700 |
| Максимальная частота вращения | об/мин | nk | 5600 |
Внешние скоростные (стендовые) характеристики двигателя, представляющие собой зависимости от частоты вращения коленчатого вала мощности Ne(n), крутящего момента Me(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n), рассчитываются для всего возможного диапазона оборотов n и наносятся на график . Расчет выполняется по формулам:
Ne(n) = Nmax*(a1* X + a2*X2 - a3*X3), ( 1 )
Me(n) = 9554 * Ne(n) / n , ( 2 )
ge(n) = gmin *(bo - b1*X + b2*X2)/c, ( 3 )
где X = n / nmax, c = bo - b12/(4*b2).
Расчет характеристик двигателя при n=1400 об/мин.
X=1400/4500=0,3111
Ne(1400)=72,1*(1*0,3111+1*0,31112-1*0,31113)=27,24 кВт
Me(1000)=9554*27,24/1400=185,88 Н*м
ge(1000)=285,6*(1,2-1*0,3111+0.8*0,31112)/(1,2-1*1/(4*0.8))=310,96 г/кВт*ч
Таблица №5
Расчетные значения внешних скоростных характеристик
| Параметр | Значение при оборотах ne, об./мин | ||||||||||||
| 700 | 1400 | 2100 | 2800 | 3500 | 4200 | 4900 | 5600 | ||||||
| X=ne/nmax | 0,155 | 0,311 | 0,466 | 0,622 | 0,777 | 0,933 | 1,088 | 1,244 | |||||
| X2 | 0,024 | 0,097 | 0,218 | 0,387 | 0,605 | 0,871 | 1,186 | 1,548 | |||||
| X3 | 0,004 | 0,030 | 0,102 | 0,241 | 0,471 | 0,813 | 1,291 | 1,927 | |||||
| Ne, кВт | 12,688 | 27,238 | 42,021 | 55,407 | 65,770 | 71,480 | 70,910 | 62,430 | |||||
| Me, Н*м | 173,184 | 185,883 | 191,175 | 189,058 | 179,534 | 162,601 | 138,260 | 106,510 | |||||
| ge | 342,334 | 310,965 | 292,054 | 285,602 | 291,609 | 310,075 | 340,999 | 384,383 | |||||
Рисунок №2
Внешние скоростные характеристики.
Из представленных в таблице №5 и на графике данных видно, что стендовые и расчетные значения характеристик совпали. Это свидетельствует о точности формул, по которым рассчитывались внешние скоростные характеристики.
Тягово-скоpостные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются по рассчитанным внешним скоростным характеристикам. Расчет выполняется для всех передач, и на основании полученных результатов делается заключение о тяговых и динамических свойствах автомобиля. В проекте представлены в табличном и графическом виде следующие характеристики:
- скорости движения на разных передачах;
- тяговые усилия на ведущих колесах на разных передачах;
- силы сопротивления движению;
- динамический фактоp на разных передачах при полной и частичной загрузке автомобиля (динамический паспорт).
Расчет состоит в вычислении в заданном диапазоне частот (700 – 5600) вращения коленчатого вала n, скорости движения автомобиля V(n), тяговых усилий на ведущих колесах Pk(n), сил сопротивления движению Pf(n) и Pw(n), динамического фактора по тяге Dk(n) и сцеплению колес Df(n) на разных передачах по формулам:
0.378 * n * Rk
V(n) = ¾¾¾¾¾¾¾ ; ( 4 )
Uкп * Uo
Pk(n) = Me(n) * Uкп * Uo * hтр / Rk ; ( 5 )
Pf(n) = 9.81 * Ga * f(V); ( 6 )
где f(V) = fo * ( 1 + V(n)2/19500 );
Pw(n) = kw * Fв * V(n)2/13; ( 7 )
где Fв = 0.78 * Bа * Hа - для легковых автомобилей;
Pk(n) - Pw(n)
Dk(n) = ¾¾¾¾¾¾ ; ( 8 )
9.81 * Ga
9.81 * Gвк * j - Pw(n)
Dj(n) = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ . ( 9 )
9.81 * Gвк
Радиус качения колеса можно определить исходя из обозначения устанавливаемых на автомобиле шин по формуле
Rk = ( dп/2 + bп*kh ) *dш,
где dш - коэффициент деформации шины (0.93 ... 0.95);
dп - посадочный диаметр колеса, м;
bп - ширина пpофиля шины, м;
kh - коэффициент, определяемый отношением высоты пpофиля шины к его шиpине (kh= 0.9 ... 0.92 - для легковых
На графике тяговой характеристики должна быть показана величина силы суммарного дорожного сопротивления, характерная для данного типа автомобиля, определяемая по формуле
Py = 9.81 * Ga * y. ( 10 )
коэффициент суммарного сопротивления дороги y определяется по формуле
y » fo + a , ( 11 )
где a - профильный уклон дороги, %.
Для дорог различных категорий установлены следующие максимально допустимые продольные уклоны a:
для первой категоpии a = 0.03;
для второй категоpии a = 0.04;
для третьей категоpии a = 0.05;
для четвертой категоpии a = 0.06;
для пятой категоpии a = 0.07.
Таблица №6
Исходные данные для расчета тягово-скоростных характеристик.
| Параметр | Размерность | Обозначение | Значение |
| Радиус качения колеса | м | Rk | 0,341 |
| Передаточное число главной передачи | - | Uo | 3,9 |
| Передаточные числа коробки передач Uкп: | |||
| - первая передача | - | U1 | 3,50 |
| - вторая передача | - | U2 | 2,26 |
| - третья передача | - | U3 | 1,45 |
| - четвертая передача | - | U4 | 1,0 |
| КПД трансмиссии | - | КПДтр | 0,9 |
| Коэффициент сопротивления качению | - | fo | 0,018 |
| Коэффициент обтекаемости | - | kw | 0,3 |
| Коэффициент сцепления | - | коэфсцеп | 0,8 |
| Полная масса АТС | кг | Ga | 2710 |
| Масса,приходящаяся на ведущие колеса | кг | Gвк | 1435 |
| Ширина АТС (колея) | м | Ba | 1,940 |
| Высота АТС | м | Ha | 1,970 |
Расчет радиуса качения колеса (маркировка – 185/82R15)
Коэфдефш.=0,95
dп=15*25,5=0,378 м
bп=0,185
kh=0,9
Rk=(0,378/2+0,185*0,92)*0,95=0,341
Расчет для первой передачи для n=1400 об/мин.
V(1400)=(0,105*1400*0,36)/(3,5*3,9)=13,23 км/ч
Pk(1400)=185,8*3,5*3,9*0,9/0,341=6692 Н
Pf(1400)=9.81*2710*(0.018*(1+13,22/19500))=482,8 Н
Pw(1400)=0.3*(0.78*1.97*1.94)*13,22/13=11,4 Н
Dk(1400)=(6692-11,4)/(9.81*2710)=0.251
Dкоэфсцеп(1400)=9,81*1435*0,8-11,4)/(9,81*1435)=0,798
На график динамической характеристики наносятся значения f0 и y в том же масштабе, что и Dk. Величена f0 определяет передачу, на которой автомобиль может равномерно двигаться по ровной дороге.
Максимальный подъем, который способен преодолеть автомобиль, определяется по формуле:
α=y-f0
Максимальная величина дорожного сопротивления, преодолеваемого на
- первой передаче: y1=0,256
- второй передаче: y2=0,165
- третьей передаче: y3=0,103
- четвертой передаче: y4=0,07
Максимальный подъем, который способен преодолевать автомобиль на:
- первой передаче: α=0,256-0,018=0,238
- второй передаче: α=0,147
- третьей передаче: α=0,085
- четвертой передаче: α=0,052.
Сила суммарного дорожного сопротивления:
Pсум=9,81*2710*(0,018+0,03)=1276,1 Н
Для определения динамических параметров частично загруженного автомобиля строится номограмма. Необходимо построить номограмму для загрузки автомобиля от) до 100%. Масштаб шкалы m0 находится по формуле:
m0= m100*G0/Ga
где m100 – масштаб основной шкалы Dk(n) для полностью загруженного автомобиля.
m0=2*1815/2710=2,7 см
На основании совместного гравика Df и f0, определяется возможность движения автомобиля по заданной дороше по условию:
f0≤Dk≤Df
0.018≤Dk≤Df
Таблица №7
Результаты расчета тягово-скоростных характеристик.
| Передача | Зрачение при оборотах ne,об/мин | ||||||||
| n, об/мин | 700 | 1400 | 2100 | 2800 | 3500 | 4200 | 4900 | 5600 | |
| Me, H*м | 173,2 | 185,9 | 191,2 | 189,1 | 179,5 | 162,6 | 138,2 | 106,5 | |
| Первая | V, км/ч | 6,61 | 13,23 | 19,84 | 26,46 | 33,1 | 39,7 | 46,3 | 52,9 |
| Pk | 6234 | 6692 | 6882 | 6806 | 6463 | 5853 | 4977 | 3834 | |
| Pf | 479,6 | 482,82 | 488,19 | 495,7 | 505,4 | 517,2 | 531,1 | 546,9 | |
| Pw | 2,85 | 11,39 | 25,63 | 45,56 | 71,2 | 102,5 | 139,6 | 182,3 | |
| Dk | 0,234 | 0,251 | 0,257 | 0,254 | 0,240 | 0,216 | 0,181 | 0,137 | |
| Df | 0,799 | 0,798 | 0,797 | 0,796 | 0,794 | 0,792 | 0,789 | 0,785 | |
| Вторая | V, км/ч | 10,2 | 20,5 | 30,7 | 40,9 | 51,2 | 61,5 | 71,7 | 81,9 |
| Pk | 4025 | 4321 | 4444 | 4394 | 4173 | 3779 | 3214 | 2476 | |
| Pf | 481,1 | 488,8 | 501,7 | 519,7 | 542,9 | 571,2 | 604,7 | 643,4 | |
| Pw | 6,8 | 27,3 | 61,5 | 109,3 | 170,8 | 245,9 | 334,7 | 437,2 | |
| Dk | 0,151 | 0,161 | 0,164 | 0,161 | 0,150 | 0,132 | 0,108 | 0,076 | |
| Df | 0,799 | 0,797 | 0,795 | 0,791 | 0,786 | 0,780 | 0,773 | 0,765 | |
| Третья | V, км/ч | 15,9 | 31,9 | 47,9 | 63,9 | 79,8 | 95,8 | 111,8 | 127,7 |
| Pk | 2582 | 2772 | 2851 | 2819 | 2677 | 2425 | 2062 | 1588 | |
| Pf | 484,8 | 503,6 | 534,9 | 578,6 | 634,9 | 703,8 | 785,1 | 878,9 | |
| Pw | 16,6 | 66,4 | 149,3 | 265,5 | 414,8 | 597,4 | 813,1 | 1061,9 | |
| Dk | 0,096 | 0,101 | 0,104 | 0,096 | 0,085 | 0,068 | 0,046 | 0,018 | |
| Df | 0,798 | 0,794 | 0,788 | 0,778 | 0,766 | 0,752 | 0,734 | 0,715 | |
| Четвертая | V, км/ч | 23,2 | 46,3 | 69,5 | 92,6 | 115,8 | 138,9 | 162 | 185,2 |
| Pk | 1781 | 1912 | 1966 | 1944 | 1846 | 1672 | 1422 | 1095 | |
| Pf | 491,7 | 531,2 | 596,9 | 688,9 | 807,37 | 952,1 | 1123 | 1320,4 | |
| Pw | 34,9 | 139,6 | 313,9 | 558,2 | 872,19 | 1256 | 1710 | 2232,8 | |
| Dk | 0,065 | 0,068 | 0,062 | 0,052 | 0,036 | 0,015 | -0,02 | -0,042 | |
| Df | 0,797 | 0,788 | 0,774 | 0,755 | 0,730 | 0,699 | 0,663 | 0,621 | |
Рисунок №3