/
Author: Блаженное Е.И. Долецкий В.А.
Tags: тепловые двигатели (кроме паровых машин и паровых турбин) двигатель автомобиля электродвигатель учебное пособие техническая литература параметры двигателя
ISBN: 6-230-10327-Х
Year: 1996
Text
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ
Ярославский государственный технический университет
Е. И. Блаженное, В. А. До легкий
ОСНОВЫ
ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
АВТОМОБИЛЯ
Определение параметров двигателя
Ярославль 1996
государственный комитет российской федерации
ПО ВЫСШИЙ' ОБРАЗОВАНИЮ
Ярославский государственный технический университет
4
Е.И.Биаженяов, В.А.Дояацкий
ОСНОВЫ
тяпво-динамического РАСЧЕТА
АВТОМОБИЛЯ
Определение параметров двигателя
_ . 4.
Рекомендовано учебно-методическим объединением ,
по образованию в области машиностроения
и приборостроения в качестве учебного пособия
для студентов специальности 101200 - Двигатели
внутреннего сгорания ’
Ярославль 1996
БВК 39.33-01
В 68
УДК 621.431.73(07)
Рецензенты: кафедра "Дизельные двигатели-" Международного
университета бизнеса и новых технологий (Ярославль)}
Г.М.Щеренков, д-р техн, наук, преф., гл. науч, сотрудник
НИИАТИ.
Блаженное Е.И., Долецкий В.А.
Б 68 Основы тягово-динамического расчета автомобиля. Определение
параметров двигателя: Учеб, пособие. - 2-е изд., иопраал./
Яросл. гос. техн. ун-т. - Ярославль, 1998.- 60 о.
ISBN 6-230-10327-Х
Приведены алементы тягово-динамического расчета автомобиля,
на основе которых показан порядок ежределения мощности двигателя,
его внешней скоростной характеристики, передаточных чисел коробки
передач. Предназначено для выполнения раочетно-графических работ
по курсу "Автомобильные и тракторные установка! с ДЬС", :сурсового
и дипломного проектирования.
Рекомендуется для студентов специальности 101200 - Двигатели
внутреннего сгорания;
Ил.21. Табл.30. Библиогр.38.
2705140200-051
В------------------- Вев обгявл. ЕВК 39.33-01
4КБ(03)-(96)
Учебное иедание
Редактор Л.С.Кокина
План 1996
Издат. лицензия ЛР N 020311 от 38.02.91
Подписано в печать 06.09.96. Формат 60x84 1/16. Бумага газетная.
Офсетная печать. Усл.печ.л. 3,49. Уч.-изд.л. 3,46. Тираж 500.
Заказ /472. С .
Ярославский государственный технический университет.
150023. Ярославль, Московский пр., 88.
Типография Ярославского государственного технического университета.
160028. Ярославль, ул. Советская, 14а.
ISBN Б-230-16327-Х
(F) Е.И.Блаженное, В.А.Долецкий, 1998
© Ярославский государственный
технический университет, 1996
ВВЕДЕНИЕ
Выполняя курсовые или дипломные проекты по двигателям вну-
треннего сгорания, студенты часто выбирают тему, посвященную фор-
сированию ^двигателя по частоте вращения или по среднему эффектив-
ному давлению. Авторы проектов при их защите не всегда достаточно
корректно объясняют последствия такого форсирования как для авто,-
мобиля в целом, так и для отдельных его агрегатов (коробка передач,
сцепление, главная передача и др.). Целью данного пособия и яв-
ляется установление взаимосвязи между основными параметрами двига-
теля и трансмиссии автомобиля и влияния их на динамику автомобиля
на базе фундаментальных положений теории автомобиля [l,2,3j.
В предыдущих изданиях [4,5] подробно рассматривались порядок
и методика тягово-динамического расчета автомобиля, однако, при
этом недостаточное внимание уделялось построению диаграмм тяго-
вого и мощностного балансов. Учитывая их несомненную наглядность
и информативность, возникла необходимость в усиле гати внимания к
этим диаграммам. Изменились также некоторые особенности расчетов,
связанные с переходом к единицам измерений в системе СИ.
Кроме того, за прошедшее гремя произойди некоторые изменения
и параметров двигателей, и параметров автомобилей [6,7]. Раз рабо-
та® новые модели автомобильных дизелей (КамАЗ-740, ЯмЗ-840, ЯМЗ-
642, ЗИЛ-645, ГАЗ-4301 и др.). Появились новые концептуальные
модели двигателей с переменным рабочим объемом и переменной сте-
пенью сжатия. И в этой связи претерпели значительные изменения
рекомендуемые ориентиры и базовые данные для расчета.
Тягово-динамические расчеты автомобиля могут выполняться
как поверочные и как проектные.
Поверочный расчет - это определение динамических характерис-
тик автомобиля при известных параметрах двигателя (максимальная
мощность, максимальный крутящий момент, номинальная частота
вращения коленчатого вала и др.).
Проектный расчет - это определение параметров двигателя по
заданным характеристикам автомобиля (максимальная скорость, ми-
нимальное время разгона до заданной скорости и др.).
В учебном процессе предусмотрены обе формы расчета, но
в данном пособии излагается методика проектного расчета как бо-
лее общего (поверочный расчет является частным случаем проектного).
4
Ниже указана последовательность операций при выполнении
проектного тягово-динамического расчета автомобиля, последней из
которых является анализ результатов и сравнение с существующими
конструкциями, Но такой анализ необходимо выполнять и на промежу-
точных этапах расчета (определение массы автомобиля, выбор шин,
вычисление рабочего объема двигателя и т.д.).
Последовательность проектного тягово-динамического расчета
автомобиля и определения параметров двигателя внутреннего сгорания
(бензинового или дизельного):
I. Уточнение задания и исходных данных (тип автомобиля, двига-
теля, грузоподъемность, максимальная скорость и др.).
2. Определение массы автомобиля, выбор размера шин,
вычисление радиуса качения .
3. Расчет максимальной мощности двигателя (по условию обеспе-
чения максимальной скорости автомобиля).
4. Построение внешней скоростной характеристики двигателя.
5. Определение передаточного числа главной передачи (зубча-
того редуктора ведущего моста).
6. Определение передаточного числа первой передачи короб-
ки передач (по условиям преодоления максимального подъема).
7. Вычисление передаточных чисел промежуточных передач, пе-
редаточных чисел трансмиссии и построение диаграммы перекрытия
скоростей движения автомобиля на всех передачах.
8. Построение скоростной характеристики тяговой силы на
ведущих колесах.
9. Вычисление сил сопротивления движению автомобиля и по-
строение диаграммы тягового баланса.
10. Построение диаграммы мощностного баланса.
II. Определение динамического фактора автомобиля и построение
динамической характеристики .
12. Вычисление ускорений и величин, обратных ускорениям, по-
строение их скоростных характеристик.
13. Определение времени и пути разгона автомобиля при его
движении на всех передачах и работе двигателя по внешней скорост-
ной характеристике.
14. Построение ориентировочной характеристики расхода топлива.
15. Анализ полученных результатов расчета и сравнение с ана-
логичными параметрами двигателей и автомобилей существующих
конструкций. Оценка экологических характеристик автомобиля.
5
I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
I.I. Уточнение задания на тягово-динамический расчет
В задании указывается: тип автомобиля, грузоподъемность или
пассажировместимость, максимальная скорость движения на высшей
передаче, тип двигателя, наличие прицепа, колесная формула,
тип трансмиссии, расположение двигателя (у легковых автомобилей
и автобусов - переднее,заднее; у грузовых - кабина над двягатвг
лем, перед кабиной в отдельном отсеке и т.д.).
При выполнении расчета некоторые данные принимаются исходя
из среднестатистических величин, характерных для существующих
конструкций,хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации.
Минимальная частота вращения двигателя по внешней скорост-
ной характеристике принимается (число оборотов в минуту):
для легковых автомобилей - 1200-1400 (бензиновые двигатели);
1000-1200 (дизели);
для грузовых автомобилей _ 1000-1100 (бензиновые двигатели);
и автобусов 900-1000 (дизели).
Максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое автомо-
билем на первой передаче:
для легковых автомобилей ^макс=
для грузовых автомобилей и автобусов ^максг 0,33.
Коэффициент сопротивления качению колес выбирается для сухого
ровного асфальта,то есть j = 0,02 (см. табл.13).
Коэффициент деформации шин (для расчета радиуса качения):
для грузовых автомобилей и автобусов А = 0,95;
для легковых автомобилей и микроавтобусов А =0,96.
Подъем, преодолеваемый автомобилем при движении на
высшей передаче (при максимальной скорости движения):
для легковых автомобилей 0,015 - 0,035;
для грузовых автомобилей и автобусов 0,005 - 0,015.
Масса водителя и пассажира принимается равной 80 кг.
S - коэффициент учета вращающихся масс, определяется по формуле:
8 = 1+ 0,07-1к , . ( I ) ’
где iK - передаточное число соответствующей передачи КП.
Максимальная частота вращения двигателя по внешней скорост-
ной характеристике равна номинальной частоте вращения.
Масса груза в багажнике легкового автомобиля 50 кг.
Задние колеса грузовых автомобилей и автобусов спаренные.
Коэффициент сцепления ведущих колес о дорогой - 0,7.
6
1.2. Определение массы автомобиля, выбор размера шин
Полная масса ( Ма) автомобиля складывается из массы полез-
ной нагрузки ( мр и собственной массы автомобиля ( Мо). В свою
очередь в массу полезной нагрузки для грузовых автомобилей
включаются массы водителя и пассажиров по числу мест в кабине.
Для определения собственной массы автомобиля применяют
коэффициент использования массы автомобиля ( ))м ).
к _ Мг
Величины г^м для современных автомобилей:
легковые компактного класса ("Ока", "Таврия*1, ВАЗ ) 0,5 - 0,7;
легковые среднего класса ( АЗЛК, “Волга") . . . 0,3 - 0,4;
легковые высшего класса (\айка“ ЗИЛ-117) . . . 0,3 и менее;
микроавтобусы, автобусы . . 0,35- 1,1
грузовые малой грузоподъемности ................... 0,6 - 1,1;
грузовые большой грузоподъемности ................. 1,0 - 1,6;
сверхтяжелые самосвалы (карьерные) ................ 1,3 - 2,0.
Таким образом, полная масса автомобиля определяется по
следующему выражению;
Ма =Мг + ‘^0 = “г* ( 1 + W- < 3 >
Для выбора размера шины необходимо определить нагрузку,
приходящуюся на одно колесо автомобиля. У современных автомобилей
распределение силы веса по осям выполняется в пределах (проценты):
а) легковые автомобили - передняя ось 50-55; задняя 50-45;
б) двухосные грузовые - передняя ось 25-30; задняя 75-70;
в) трехосные грузовые - передняя ось 20-25; тележка 80-75;
г) автобусы городские - задняя и передняя оси равнонагружены;
д) автобусы междугородние-задняя ось 60-65; передняя 40-35.
Шина выбирается по максимально допустимой нагрузке, указанной в
государственном стандарте, причал вычисленный вес, приходя-
щийся на одно колесо,должен быть меньше указанной нагрузки.
Например,, трсхосный грузовой автомобиль имеет М = 20 000 кг ;
доля веса на переднюю ось (q= 41,2 кН (21 %); G>g= 155 icH (79 %);
41,2 : 2 = 20,60 кН; 155,0 : 8 - 19,38 кН. Следовательно, колоса
передней оси нагружены больше, по ним и выбираются шины для всего
автомобиля. В табл. I наиболее близкую допустимую нагрузку имеет
шина 12,00520 ( 20,13к11), но это меньше чем 20,6кП, следовательно,
нужно выбирать шину 12,00-20 с допустимой нагрузкой 25,ЗкН.
7
Таблица I
Допустимые нагрузки на шины, кН (кто)
* п/п — * —ft. :——™ у*"/ Автомобили
т—-—* шина | Нагрузка -.дегкуа Шина Нагрузка
I ГОСТ 5 7,50520 513-86 10,53 (1073) ГОСТ 5 I35RI2 Ю993-75 2,84 (290)
2 7,50-20 12,26 (1250) I35RI3 3,04 (310)
3 8,25-20 14,72 (1500) 135РГ5 3,43 (350)
4 9,00520 16,10 (1641) I45RI5 4,07 (415)
5 9,00-20 18,06 (1841) I55RI5 4,66 (475)
6 10,00-20 19,71 (2009) I65RT5 4,90 (500)
7 12,00520 20,13 (2260) I75BI5 5,39 (550)
8 12,00-20 25,30 (2579) I85RI5 5,84 (595)
9 I2.00-20C 29,43 (3000) I95RI5 6,38 (650)
10 ГОСТ I27I5 12,00-24 -83 33,60 (3450) 205М5 6,92 (705)
II 14,00-20 37,80 (3880) 2I5RI5 7,50 (765)
12 14,00-24 41,50 (4280) 225И5 7,95 (810)
13 14,00-240 46,00 (4689) I55/70BI5 3,78 (385)
14 14,00-24/25 52,60 ( 5360) I65/70BI5 4,41 (450)
15 16,00-24 60,00 ,(6150) 175/70RI5 4,71 (480)
16 18,00-24 71,00 (7240) 185/70Ш5 5,25 (535)
17 I8.00-24C 78,00 (7960) 195/70RI5 5,74 (585)
18 21,00-25 91,00 (9320) 2I5/6PRI6 5,89 (600)
19 21,00-35 108,00 (1Ю60) 225/60RI6 6,38 (650)
20 21,00-350 125,00 (12840) 235/60RI6 6,90 (710)
21 24,00-35 137,34 (14000) 245/60Ш6 7,21 (735)
22 27,00-33 165,00 (16810) 255/60RI6 7,90 (805)
23 27,00-49 200,00 (20690) 265/60Ш6 8,29 (845)
В приведенной таблице указаны только приближенные данные,
поэтому всегда, если есть возможность, нужно обращаться непос-
редственно к тексту соответствующего стандарта Г8-Щ,
В графе "Мины для легковых автомобилей сведения относятся
только к конструкциям с радиальным расположением корца (буква R
в маркировке шины). В отроках с I по 12 данные приведены для
низкопрофильных шин серии 80, то есть отношение высоты (Н) к
ширине (В) шины равно 0,8 (80 %). Для остальных шин это отно-
шение указано в маркировке. Существует ГОСТ 4754-80 для шин
о отношением Н/В .близким к единице, но они применяются реже.
8
1.3. Вычисление радиуса качения колеса
Величина радиуса качения (7к) в тягово-динамических рас-
четах автомобиля играет ключевую роль. Она применяется в расчетах:
тяговых усилий; скоростей движения на разных передачах; передаточных
чисел коробки передач и главной передачи и т.д. При нагружении шины
происходит её деформация, величина которой зависит от многих при-
чин (конструкции шины, нагрузки, давления воздуха в шине и др.),
поэтому расстояние от оси колеса до площадки его контакта с полот-
ном дороги сокращается. Величина этого расстояния при нормальном
давлении в шине, расчетной нагрузке на неё и жесткой опорной по-
верхности и называется радиусом качения колеса.
Величина 7К определяется экспериментально по числу оборо-
тов ( п ) колеса при -его прокатывании по мерному участку ( L )
ровного, сухого (чтобы не было проскальзывания), твердого асфаль-
тового шоссе. £
• Тк = ГЙТГ ’ ( 4 )
Но для приближенных расчетов пользуются эмпирической формулой
^к 3 2о ’
( 5 )
где Л- эмпирический коэффициент, зависящий от типа шины и
автомобиля (см. п. I.I в первой главе);
"2 - свободный радиус шины, который определяется по её
маркировке.
Рис.1. Разрез шины (схема):
В,Н- ширина и высота профиля;
d - диаметр обода; D-диаметр
шины в свободном состоянии
о
В маркировке шины указаны (см.табл.I)
ширина профиля (см. рис.1), диаметр
обода (в дюймах или в миллиметрах),
расположение корда. Например, шина
7,50820 имеет d = 25,4*20 = 508 мм;
В = 25,4-7,5 = 190,5 мм .
Так как Н = В (для большинства шин),то
7Л = — и ~+ Н S —+ В. ( 6 )
0 2 2 2
У легковых автомобилей применяют-
ся низкопрофильные шины, у кото-
рых В » 0,8 или 0,7-0,68,и тогда
D d
= — = — + 0,7В (ба )
2 2
если в маркировке указано, что Н составляет 70 % от В (см.табл.I).
9
2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Вычисление мощности двигателя при максимальной
скорости автомобиля
Мощность двигателя при движении автомобиля с максимальной
скоростью ( вычисляется по уравнению мощностного баланса
0,9-Мн-Ит = М* + Nj + Nw + , ( 7 )'
где 0,9 - множитель, учитывающий потери мощности на глушитель
и вентилятор (в паспорте двигателя они не указываются)
Ын - мощность двигателя по внешней скоростной характерис-
тике на номинальной частоте вращения;
Цт - коэффициент полезного действия трансмиссии на
высшей (прямой) передаче (выбирается по табл. 2 );
Nj - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления
качению колес автомобиля;
Hj - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления
движению автомобиля на подъем;
Nw - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления
встречного потока воздуха (аэродинамические потери);
Hj - мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля.
Примечание. Nj на режиме ?максравна нулю, поэтому и ускорение J
автомобиля на этом режиме также равно нулю. Студентам самим
предоставляется возможность проконтролировать правильность
своих расчетов и графических построений.
Затраты мощности на качение колес и на преодоление подъема
целесообразно вычислять в виде их суммы пос^редством применения
коэффициента суммарного сопротивления V«j+b (^-коэффициент сопро-
тивления качения (см.табл.13), f - коэффициент сопротивления
подъему, см. раздел I.I), и тогда уравнение (7) получает вид
- . ч хЗ-10“4
®мак“ ( ®а’^Тмакс+ 0,077кР-Унано)-^-— <
( 8 )
где Мыакс- мощность, кВт; ®-а- вес автомобиля в снаряженном
состоянии (с водителем, пассажирами, полным баком топлива,
запасным колесом и т.д.), Н; к - коэффициент аэродинамического
сопротивления (см.табл.3), Н-с^/м4; F - лобовая площадь
("площадь тени") автомобиля (см.табл.3), м2; Уцвуг-макси-
мальная скорость автомобиля, км/ч.
10
Таблица 2
Величины КГЩ трансмиссии ( ^т)
Автомобили Передача Ч т
Легковые Первая 0,90
(четвертая передача Вторая 0,91
прямая ) Третья 0,92
Четвертая 0,93
Грузовые Первая 0,85
и автобусы (пятая Вторая 0,86
передача прямая) Третья 0,87
Четвертая . 0,88
Пятая 0,89
Таблица 3
Коэффициент формы (к) и лобовая площадь (Г) автомобилей £12,1^
Тип автомобиля к, Н-с2/м4 Г, м2
Легковой автомобиль с улучшенными 0,12 -0,15 I,5-2,0
аэродинамическими элементами формы Массовый легковой автомобиль 0,15 - 0,25 1,5-2,5
Микроавтобусы и микрофургоны 0,20 - 0,35 2,0-4,0
Городские и междугородние автобусы 0,30 - 0,50 3,0-5,0
Грузовые автомобили (Мр= 3 - 5 т) 0,40 - 0,60 4,0-6,0
Контейнеровозы (магистральные тягачи) 0,60 - 0,80 5,0-8,0
Пример расчета максимальной мощности двигателя. Легковой
автомобиль с полной массой 1400 кг и максимальной скоростью
145 км/ч . Из условий п. I.I находим коэффициент сопротивления
качению f = 0,02 и максимальный подъем,преодолеваемый автомо-
билем на высшей передаче i = 0,015 (следовательно, S' = 0,035),
По табл.2 и 3 находим: = 0,93; к = 0,175 (предположи-
тельно); F = 2 м2. Сохраняя положение упомянутых параметров,
указанное формулой (8), получим
з 3’1С|_4
)С___=( 1400-9,81-0,035.145 ♦ 0,077-0,I75.2-I45J). ——— - 49,кВ»
*акс 0,93
Примерно такую же мощность имеет двигатель автомобиля ВАЗ-2105 —
50 кВт (68 л.с.), эту величину и оставляем для расчетов [13].
II
2.2, Построение внешней скоростной характеристики
двигателя
Для расчета и построения внешней скоростной характеристики
(ВСХ) поршневого двигателя внутреннего сгорания использован
метод относительных ВСХ [14 J (существуют и другие методы, но в
данном пособии выбран именно этот ). В табл .4 приведено
изменение аффективной мощности (в процентах к Монако) и
эффективного крутящего момента М0 (в процентах к величине М0 ,
взятого при макс) в зависимости от изменения частоты вращения,
указанной в процентах от частоты вращения при КеМакс* 13а рис.2
показано графическое отображение некоторых относительных ВСХ.
Таблица 4
Относительные внешние скоростные характеристики
поршневых двигателей внутреннего сгорания (ориентировочные)
Тип двигателя Пара- ЧЯСТОТЯ ВВеУПбНИЯ Д. %
метры
Бензиновые 18 43 68 88 100 94
для легковых автомоб ме 88 107 ИЗ НО 100 80
То хе Ме 21 48 75 93 100 93
для грузовых ме 103 120 125 117 100 78
Дизельный и все ые 19 42 67 87 100
двухтактные :ге 95 105 112 108 100
П р'и м е ч а н и е. Цифры в табл.4 отличаются от тех,- что
указаны в источнике JI4J. Здесь они приведены в соответствие
с аналогичными данными существующих конструкций двигателей.
Рис.2. Внешние скоростные характеристики (в относительных коор-
динатах) поршневых двигателей внутреннего сгорания:
а - бензиновые; б ~ дизели
12
Приведенные на рис.2 ВСХ имеют приближенный характер, но тем не
менее нужно заметить, что У бензиновых двигателей всегда
больше (15-20 % у легковых и 20-30 % у грузовых автомобилей), чем
у дизелей (10-15 %) по сравнению с М0 на режиме ^^0*
Для того, чтобы построить ВСХ двигателя в реальных координа-
тах (мощность Ме,кВт, а частота вращения п.мин-^), нужно выбрать
частоту вращения при максимальной мощности. В табл;5 приведены
ориентировочные значения этой величины, характерные для современных
конструкций двигателей.
Таблица 5
Частота вращения при максимальной мощности
(тысяч оборотов в минуту)
Тип автомобиля Тип двигателя
Бензиновые Дизели
Спортивные легковые 8-12 **
Легковые массового производства 5-8 4-5
Грузовые и автобусы 4-6 2-4
Седельные тягачи 3-4 1,8 - 2,5
Для приведенного выше (см. п. 2.1.) примера принимаем, что
двигатель развивает максимальную мощность при 5600 мин-^,тогда
в соответствии с рекомендациями табл. 4 получим необходимые
для построения ВСХ величины (см. табл. 6 ).
Таблица 6
Внешняя скоростная характеристика расчетного двигателя
Частота в гашения Мощность Крутящий момент
% МИН-1 % кВт % Н-м
20 40 60 80 100 120 1120 2240 3360 4480 5600 6720 18 43 68 88 100 94 9 21,5 34 44 50 47 88 107 ИЗ ИО 100 82 75 91 96 93,5 85,1 70
После построения расчетной ВСХ двигателя необходимо сравнить
её о характеристиками двигателей аналогичных автомобилей, данные
по которым можно найти в справочнике С15Д (обычно указываются
две точки ВСХ: Ымакс и и соответствующие частоты вращения).
Для примера на рис. 3 приведена ВСХ одного из дизелей ЯИЗ.
13
Рис.З. Внешняя скоростная характеристика дизеля ЯМЗ-8424:
I - крутящий момент; 2 - мощность; 3 - удельный расход
топлива
14
Для предварительных расчетов ВСХ можно использовать упрошенный
метод, по которому сначала необходимо выбрать величину удельной мо-
щности (Куд - отношение Нмакс к М0) и в процентах к М0 при
NMaKC (см.табл.7). Затем выбирают частоты вращения при NMaKC и
Ммакс (кРтаая ме 3 f U) в 8ТОМ случае получается заданной двумя
характерными точками (опорные точки)ВСХ). На графике с осями коорди-
нат М0 и п строится характеристика крутящего мсмента, по точкам
которой рассчитывается и строится характеристика мощности.
Таблица 7
Тип автомобиля кВт/т м0,%
Легковые массового производства 30-40 По-120
То же с дизелем Грузовые легкие: 25-35 II0-II7
с бензиновым двигателем 25-30 115-120
с дизелем То же средние: 17-21 III-II6
с бензиновым двигателем 15-20 I20-125
с дизелем 13-17 II0-II5
То же тяжелые с дизелем 8-12 II0-I30
П Р
Выбираем
выбираем
ствующий
и м е р. Легковой автомобиль полной массой Ма = 1400 кг.
Куд= 36, следовательно, Нмакс= 1,4*36 = 50,4 кВт. По табл.5
частоту вращения при Кмакс- 5600 мин-1. Определим соответ-
этому режиму крутящий момент по формуле
U = .I04 = 9549,3*^ я 85 9 Н.м ( 9 )
17 п 5600
По табл.7 возьмем превышение момента ИЗ %. Известно, что час-
тота вращения при составляет величину 0,5 - 0,65 от частоты
вращения при , следовательно, получаем координаты второй точки
ВСХ по крутящему моменту, а именно: 85,9*1,13 = 97 Н*м и
п.. « 3360 минА Эти данные ориентировочно соответствуют ВСХ
"макс
двигателей ВАЗ и примеру, приведенному на с. 10. Характеристика
М = f (п), построенная по найденным двум точкам, приведена на рис.4
(точки для п^д и для Пу^р получены в соответствии с данными,
содержащимися в табл.4.).
Примечание. Координаты режимов максимальной мощности
и максимального крутящего момента указываются для существующих кон-
струкций двигателей во всех справочных пособиях и инструкциях, поэ-
тому по ним и нужно сверять реальность результатов расчета (для
точки 1<макс величина крутящего момента не указывается, её можно
вычислить по формуле (9)).
15
Рис.4. Расчетная внешняя скоростная характеристика бензи-
нового двигателя для легкового автомобиля с полной массой
Ма « 1400 кг:
К0 - эффективная мощность; М0 - эффективный крутящий
момент; I - режим максимального крутящего момента
( М0 ); 2 -* режим максимальной мощности ( И0 мйкс)J
© - опорные точки ВЛ; & - дополнительные точки BOX
Вычисление величин эффективной мощности по данным кривой
крутящего момента производится по формуле (см. табл.8), кВт:
П
м „ м ----------- S 1,05 - М ♦ а • 10 » ( Ю )
0 0 9549,3 0
Таблица 8
Расчетные координаты опорных и дополнительных точек
внешней скоростной характеристики бензинового двигателя
Опорные точки Дополнительные точки
Ме, И-к И0,кВт П, МИН “макс= 97 34,2 3360 85,9 Н«акс^50*4 76 8,9 “мин = 1120 70 47,5 “макВ^»^*56®^ = 6470
16
2.3. Определение рабочего объема двигателя
После построения и корректировки (в соответствии о параметра-
ми существующих конструкций) внешней скоростной характеристики
уточняется величина максимального крутящего момента, по которой
и определяется рабочий объем (iv^) двигателя по формуле, см^
iVha ” 'Ммакс^'/^е маке ( )
где i - число цилиндров двигателя;: - рабочий объем одного цили-
ндра, см^; - максимальная величина эффективного крутящего
момента двигателя по ВСХ , Н.м; р0 маКС- максимальная величина
среднего эффективного давления,характерная для данного класса
двигателей, МПа (выбирается по табл. 9),i- тактность.
Пример. Величина Ммакс на рис. 3 равна 93,6 Н>м,
величину ps макс по табл. 9 выбираем равной 0,9 МПа,следовательно,
для 4-тактного двигателя, где'С' = 4,рабочий объем двигателя
* 3
получается равным 1307 см . Это приблизительно соответствует
рабочему объему двигателя автомобиля ВАЗ-2105 (1300 см^).
Таблица 9
Величина максимального эффективного давления, МПа
Тактность двигателя Бензиновые двигатели Лзели
без наддува с наддувом без наддува с наддувом
Четырехтактные 0.8 - 1,1 0,9 - 1,2 0,55-0,85 0,9 - 1,8
Двухтактные 0,6 - 0,75 0,7 - 1,1 0,5 - 0,8 0,8 - 1,5
Полученные в результате ориентировочного расчета величины:
рабочего объема .питателя i; максимальной мощности ^мадс»
максимального крутящего момента ^малс дают ОС!1ОванИ0___
выбора двигателя из числа выпускаемых отечественной промышленно-
стью (см. табл.10). В случае несовпадения параметров предпочте-
ние отдается более экономичным и форсированным двигателям.
Если отсутствуют экспериментальные данные, необходимые для
построения внешней скоростной характеристики выбранного двига-
теля, то.зная координаты двух её опорных точек (^макс* ^мак(Р ’
можно построить характеристику М0 = f (п) по упрощенному методу,
изложенному на с. 14, а с помощью формулы (9), разрешив её
предварительно относительно N0, вычислить все точки характери-
стики N0 = f (п).
При отсутствии подходящего двигателя серийного изготовления
разрешается использование расчетной ВСХ для дальнейших расчетов.
17
Таблица 10
Параметры автомобильных двигателей
Модель D/S <17Ь-Л М^.кВт/н Ммах,Н.и/п Т’е, МПа е Располож. цилиндр.
Б е * Ока “ 76/71 *' Фиат-панда* ЗАЗ-1102 72/67 ЛуАЗ-969М 76/66 ВАЗ-1200 76/66 ВАЗ-1300 79/66 ВАЗ-1500 76/80 ВАЗ-1600' 79/80 АЗЛК-2141 82/70 •Волга-3102* 92/92 •Чайка-14* 100/88 УАЗ-469 92/92 ЗМЗ-672 92/80 ЗИЛ-130 100/95 Д азиновые двигатели 0,65 22/5400 46,5/3400 0,9 8,5 Р2 0,99 33/5000 82/2750 1,03 9,0 Р4 1,09 37,5/5500 78,5/3000 0,91 9,5 Р4 1,2 29,4/4400 74,5/2700 0,78 7,2 V 1,2 47,1/5600 87,3/3400 0,91 8,5 Р4 1,3 50,7/5600 94,1/3400 0,91 8,5 Р4 1,5 56,6/5600 105,9/3400 0,92 8,5 Р4 1,6 58,8/5400 121,6/3000 0,97 8,5 Р4 1,48 52,9/5500 105,8/3200 0,90 9,5 Р4 2,45 77,2/4750 182,0/2500 0,93 8,0 Р4 5,53 161,8/4200 451,1/2700 1.02 8,5 У8 2,45 55,2/4000 166,7/2000 0,86 6,7 Р4 4,25 84,6/3200 284,4/2000 0,84 6,7 V8 6,0 110/3200 402/1800 0,84 6,5 ТВ изельнне двигатели
ЯАЗ-204А 108/127 4,65 94/2000 500/1200 0,68 17 Р4 2- такт.
ЯАЗ-206А 108/127 6,97 138/2000 735/1200 0,66 17 Р6 2- такт.
Робур 100/125 3,9 50/2600 216/1400 0,70 20 Р4
Е,13-642 120/120 8,21 I10/Z6OU 460/1400 Л ГУЛ 17 Тб
КамАЗ-740 120/120 10,85 : [54,4/2600 637/1400 0,74 17 V8
ИФА-4УД 120/145 6,56 92,4/2300 421,4/1350 0,81 18 Р4
ЯМЗ-752 130/140 : П.15 280/2100 1570/1300 1,69 15,2 Р6
-ЯМЗ-236 I30/140 11,15 132,4/2100 667/1500 0,75 16 Р ТВ
ЯМЗ-238 130/140 14,86 195/2100 663/1500 0,75 16 Р тя
ЯМЗ-240 I30/140 22,2 368/2100 Г765/1500 1,00 16 Р П2
ЯМЗ-8424 140/140 17,24 320/2100 1690/1400 1,23 15,2 V8
ЯМЗ-8412 I40/140 21,55 330/2100 1600/1400 0,934 15,2 ПО
ЯМЗ-8401 I40/140 25,86 478/2100 2320/1400 1,13 14.0 П2
lveco-190* 145/130 17,17 350/1900 2050/1100 1,493 15,5 У8
“TO1VO-FI6* 144/165 16,12 357/1860 2160/1100 1,726 15,0 F6
•Volvo-F89* 130/150 11,97 244/2200 1235/1300 1,295 15,0 Р6
Мер.Б-2232 125/130 15,95 236/2500 1029/1500 0,81 17,2 по
Мер.Б-1748 128/142 14,62 362/2100 2000/1000 1,69 16,25 У8
•£>caniaM43‘ 127/140 14,20 346/2100 1940/1250 1,717 16,0 У?
18
Более подробные сведения о построении ВСХ ДВС по двум опорным
точкам ( по Мв ) можно найти в работе [163, также в этой работе
дается хороший анализ преимуществ переднеприводных автомобилей.
Несколько замечаний о происхождении формулы (II). В учебниках
по теории ДВС широко использовалось выражение
i.yh » 225., ( 12 )
п • Рв
где NQ подставляется в лошадиных силах, р0 — в кгс/см^, п - об/мин,
a i-У^ получается в литрах.
Мощность при вращательном движении определяется как произведе-
ние крутящего момента (М0) на угловую скорость (СО), л.с.:
h *п
Ы = М_- (0 = М • — - /75 . ( 13 )
и и о он •
где М0-в кгс-м, а п-в об/мин.
Из соотношения (13) получается распространенная при исследо-
ваниях ДВС формула
Мо = 716,2 . —.
0 п
Совместное решение уравнений (12) и (13) дает
i-Vh » 0,I.$7«t«
®е
Для использования в полученном выражении единиц измерений
системы СИ заметим, что I кгс-м = 9,81 Н'М, а I МПа = 0,0981 кгс.м,
и тогда
1 .у, = И . L . —. Ю-3 , ( 14 )
Ре
где М0-в Н-м, р0-в МПа, а т-У^ получается в литрах.
Если рабочий объем ДВС измерять в кубических сантиметрах, то
расчетное выражение (14) трансформируется в упомянутую формулу (II).
Соотношение для 'определения рабочего объема двигателя по его
мощности и частоте вращения можно найти при совместном решении
уравнений (9) и (14)
i-yh = ЗО-Т’ • —-s— , ( 15 )
п • Ре
где N0-в кВт, р0-в МПа , a i в л.
19
Последняя формула (15) более просто получается на основе
зависимостей, вытекающих из того, что, по определению, р. - это
такое условное постоянное давление на поршни, которое производит
работу (А), эквивалентную эффективной работе двигателя за один
такт (то
тельно,
есть за один ход поршня от в.м.т. до н.м.т.), следова-
S.i =p0.Yh.Mo3,
(16) ,
А = р0.
диаметр цилиндра, м; S - ход поршня, м; А - работа, Дж;
где D -
Vjj- рабочий объем одного цилиндра, л; i - число цилиндров.
Эффективная работа двигателя-это частное при делении N0 на
число рабочих ходов в секунду
А =-Л.
в —
о 30• L о
_ • I0d = ---------I0<
n/(30.t) 0 п
При совместном решении уравнений (16) и (17) получим
i-Y..n
“e = Ре' “Чг ' ( 18
е е эд . X
Нетрудно заметить, что,разрешив выражение (18) относительно
I.Y^,можно получить формулу (15).
Из соотношений (II) и (18) можно получить выражения для
расчета р0 двигателей существующих конструкций. Из (II) следует
г- - М9 >
h • с • г-—
1 • Yh
ТЬ - в см3,
эффективное давление (р0) прямо про-
порционально величине крутящего момента двигателя, следовательноt
его максимальное значение следует определять для режима М0 цпу
по внешней скоростной характеристике.
Из выражения (18) следует
30-Г М,
ре ’ ~
(19 )
ре “
где р- - в МПа; М. - в П>м;
U О
Таким образом, среднее
( 2Q )
1 п
где р0- в МПа; - в л ; М0 - в кВт; п - в мин~^.
20
объема двигателя необходимо
Ыл, кВт/л :
п
° ®е
( 21 )
Полученная формула (20) используется для определения вели-
чины р0 на номинальном режиме, для которого в справочниках чаще
указываются величины эффективной мощности и частоты вращения.
Несколько слов об единицах измерения рабочего объема двига-
теля. Как правило, он указывается в литрах, но у двигателей
легковых автомобилей чаще в кубических сантиметрах (например,
"Жигули-1600"-это наименование модели, в которой установлен дви-
гатель с рабочим объемом 1600 см^).
После определения рабочего
вычислить его литровую мощность
«,-А-
Полученное значение N, следует сопоставить о аналогичным параметром
существующих конструкций двигателей. В работе [7] указывается,
что величин:) у дизелей находится в пределах 5,8 - 16,5, а
у карбюраторных двигателей -. 12,4-26,4. Литровая мощность
двухтактных двигателей в 1,5 - 1,7 раза больше литровой мощности
четырехтактных двигателей [17].
Анализ выражений (П)-(21) показывает, что ключевую роль в них
играет величина среднего эффективного давления, поэтому уместно
заметить, что у двигателей, выпускаемых промышленностью, она не
остается постоянной, а имеет тенденцию к медленному,но неуклонному
росту по мере совершенствования конструкции (см. табл. II)
Таблица II
Величины р0 и двигателей ЯМЗ по годам производства
(данные инженера-исследователя УГК ЯМЗ Н.И.Бессонова )
Год Модель Зе А
г/(л.с .•ч) г/(кВт.ч) кгс/см* МПа
1961 ЯМЗ-238 175 238 7,6 0,745
1971 Я-.13-240Н 175 238 10,13 0,994
1981 ЯМЗ-6401 162 220 П.1 1.09
1991 ЯМЗ-8424 (опытн.) 140 190 18,0 1,77
Примечание. В работе [24] приводятся сведения
о том, что современные зарубежные автомобильные дизели имеют
величину р0 мах в пределах 1,5 - 1,7 МПа, но при этой
запас крутящего момента увеличивается до 1.3 - 1,5.
21
Общеизвестно, что величина р0 является показателем уровня
форсировки двигателя (чем больше ре, тем более форсирован дви-
гатель по подаче топлива). Высокофорсированный двигатель имеет
меньший рабочий объем, меньший удельный расход топлива (следова-
тельно, больший КПД), меньшую массу. Но при этом в нем увеличи-
вается механическая и тепловая напряженность, растут удельные
давления в подшипниках, ухудшаются условия смазки деталей.
Необходимо еще заметить, что при равном рабочем объеме и'
равной подаче топлива большими р0 обладают двигатели с меньшим
давлением (рм) механических потерь (трение порцией, трение в под-
шипниках, насосные потери и т.д.) и лучшим использованием тепла,
характеризуемым средним индикаторным давлением (pj)
Ре = Pi - Рм . ( 22 )
В зарубежной технической литературе среднее эффективное
давление является таким же параметром при оценке двигателя,как
максимальная мощность и максимальный крутящий момент. Разница
только в том, что оно указывается в специфических единицах -
барах . Бар равен 0,1 МПа или 1,02 кгс/см2. Для конкретных
расчетов такая единица,конечно, практичнее ( удобнее писать 9,1
или 8.5 бар,чем 0,91 или 0,85 Ша) .однако в пашей стране она
не применяется.
После того, как сделан окончательный выбор двигателя, необхо-
димо выполнить оценку его эффективного КПД ( 7О) по формуле (23).
=. 3,6 /(Ю-3-<р Н). (23)
где д* - минимальный удельный расход топлива, г/(кВт-ч) (см.табл.12)
Н - теплота сгорания топлива, МДж/кг (для бензина 1!=44,4; для дизель-
ного топлива Н = 42,3 /17/).
Двигатель qo „«и по характеристике, г/(кВт-ч) QX3 МЙП
скоростной нагрузочной
КамАЗ 235 230
ЯМЗ-238 220 210
ЯМЗ-8424 195 190
ЗИЛ-130 270 260
АЗЛК 280 265
: ^Данные ориентировочные . ’"
22
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСМИССИИ
3.1. Вычисление передаточного числа главной передачи
Путь S катящегося эластичного колеса по твердому полот-
ну дороги можно вычислить,зная его радиус качения Т R и число
оборотов колеса , м;
S = г.м.^.Пк . ( 24 )
Если этот путь совершается за известный промежуток времени, то
можно вычислить и скорость автомобиля У . Частоту вращения
колеса автомобиля определяют по частоте вращения двигателя, мин-!
ч = V ч-
где iT - передаточное число трансмиссии, которое является произ-
ведением передаточного числа передачи ,iR в коробке Передач (КП),
передаточного числа раздаточной коробки и передаточного
числа главной передачи i0 .
Ч “ Ч'Ч’Ч' 25 )
Обычно высшей передачей в коробке передач является прямая
передача ( iR = I ), т.е. маховик двигателя, первичный и вторичный
валы КП и карданный вал вращаются с одинаковой частотой вращения.
Раздаточная коробка передач применяется в автомобилях с несколь-
кими ведущими мостами и в расчетных заданиях используется редко,
в таких случаях величина i р выбирается исходя из условий работы
автомобиля. Для всех остальных случаев выполнения тягово-динами-
ческих расчетов автомобиля принимается i_ = I, тогда
Ч = Ч ’ Ч •
а для прямой передачи, где iR = I, получается, что iT « xQ.
Исходя из этих предпосылок .скорость автомобиля может быть
определена по формуле, км/ч
2Л-60 7- п„
у ---------- —5--&
1000 iT
или • п
У = 0,377 --^—2 , ( 26 )
Ч
где 2r - радиус качения ведущего колеса, м; пд - частота враще-
ния -двигателя, мин”!; _ передаточное число трансмиссии.
23
Для прямой передачи, где iT = iQ,
7 ,• n„
У = 0,377 -S~-fl ,
хо
откуда
i_ = 0,377^2-^- , ( 27 )
о у
где У- в км/ч.
Формула (27) используется для определения передаточного
числа главной передачи i0 при максимальной скорости автомобиля
Умакс( Указанной в задании) и частоте вращения двигателя, соответ-
ствующей максимальной мощности двигателя п^лакс
После вычисления величины iQ необходимо проверить по спра-
вочным пособиям её соответствие существующим конструкциям глав-
ных передач аналогичных автомобилей (главная передача современных
легковых и грузовых автомобилей-это, как правило, понижающий ре-
дуктор с передаточным числом от 2 до 7 (см.табл.15)).
3.2. Расчет передаточного числа первой передачи
коробки передач
Определение ij производится по условиям:
I) обеспечения максимальной тяговой силы для преодоления заданного
максимального дорожного сопротивления ^М0КС (см- п. I.I );
2) отсутствия буксования ведущих колес автомобиля.
Выполнение первого условия приводит к неравенству
% макс = ‘Ч'^р’Ч’^т ®а* ^макс, ( 28 >
откуда
Ga* У макбук
МмаксЛо-1р-^"1ЬИ№
( 29
Второе условие требует выполнения другого неравенства •.
0>9-Ммякс . .
-----Vp’1!’*» ? • < 30 }
откуда можно получить максимальную границу величины 1 j
• у ^2“ Y ’ 2 д
4 WW ’ 11““ ’
( 31 >
гд0 (Г>2 = 1,1-1,3 - коэффициент перераспределения нагрузки;
&2 ~ вес, приходящийся на задний мост (ведущий), см. с.6;
У - коэффициент сцепления колес с дорогой (см. табл. 13);
Примечание: у переднеприводных автомобилей вместо в
формулы (30),(31) подставляется гт^Ср где величи-
на т( выбирается в пределах 0,8 - 0,9.
Таблица 13
Величины коэффициентов f и У
Дорога f У
Сухая поверхность Мокрая поверхность
Асфальтовое шоссе Плотная грунтовая Песчаная Обледенелая 0,015-0,02 0,03 - 0,04 0,04 - 0,06 0,012-0,015 0,7-0,8 0,6-0,7 0,7 0,2 0,2 - 0,3 0,15- 0,2 0,2 - 0,3 0,02-0,025
В выражения (29) и (31) входит КПД трансмиссии ,
величину которого следует брать по табл. 2 для первой передачи.
В результате вычислений должно получиться неравенство
которое указывает диапазон возможных значений ip Окончательный
выбор величины i। выполняется на основе сопоставления её с i j
сходных конструкций автомобилей (см.табл.15).
3.3. Расчет передаточных чисел промежуточных передач КП.
Вычисление общего передаточного числа трансмиссии.
Ориентировочно передаточные числа промежуточных передач КП
(ig. 13. 14 и т.д.) выбираются такими, чтобы максимальная ско-
рость автомобиля на предыдущей передаче была равна минимальной
скорости на последующей передаче,т.е.
VjMaKc= YgMHH ; У^макс-УзМи.ч и т.д. ( 33 )
Выполнение равенств (33) приводит к тому, что передаточные
числа КП составляют геометрическую прогрессию;
21 х = 2з_ и т.д.. (34)
х2 х3 х4
на основе которой можно составить расчетную таблицу (см.табл.14).
У реальных автомобилей эти отношения (34) имеют тенденцию
к уменьшению, например у автомобиля ЗИЛ-130 = 7,44; in = 4.10;
i3 = 2,29; i4 = 1,4?; = I. и тогда
25
= 11В2 ; 5хАУ „ ^70;
4.1U 2,29
Это делается для того,
падение скорости автомобиля
этого происходит перекрытие
автомобиля на смежных передачах).
= 1,56; -412 = ! 47>
1,47 1
чтобы компенсировать некоторое
при переключении передач (за счет
диапазонов скоростей движения
Таблица 14
Таблица для расчета передаточных чисел передач ЮТ
Передача Трехступен- чатые Четырехсту- пенчатые Пятиступен- чатые
Первая ч ч ч
Вторая /ч. j СО г-* I- ' 1 : i ... j мео 1
Третья I. УЧ им
Четвертая - I
Пятая - - I
ii p и m s ч а н и e. У ДВС плохая тяговая характеристика,
поэтому, чем больше число передач КП, тем лучше тяговые характе-
ристики автомобилей, тем ближе они к идеальной гиперболической (19J
характеристике, которой обладают паровые машины (у паровоза нет
КП). Но, с другой стороны, тем сложное конструкция ЮТ и органы
управления, сложнее её эксплуатация. Для сравнения данных расчета
ЮТ в табл. 15 приведены передаточные
Ч
x2
x3
r4
*5
Lq-
зАЗ ВАЗ ВАЗ 'Волга АЗЛК УАЗ
1102 2106 2109 3102" 2I4I2 451Д
4,12
2,64
1,58
I
3,454 3,24
2.056 1,99
1,333 1,29
0,969 I
0,828 -
3,588 4,10
3,64 3,5
1,95 2,26
1,36 1,45
0,94 I
0,78 -
3,94 3,90
3,31
2,05
1,37
,0,95
0,69
4,10
числа ЮТ и 1Л автомобилей
Таблица 15
ИФД
ГАЗ КамАЗ МАЗ 'Робур" ИФА
53А 5320 * 5335 ( 2,5т) (4,8т
6,55 7,82 5,26
3,09 4,03 2,90
1,71 2,50 1,52
I 1,53
I
ГАЗ
I
0,66
5,12 6,33 7,22 7,24
4,60
2,43
1,46
I
5,17
8,62
4,56
2,62
1,59
I
5,36
Передаточные числа КП автомобиля ЗИЛ-130 см.выше, a iQ= 6,32.
Вычисление общего передаточного числа трансмиссии 1т
производится по формуле (25), при условии, что 1=1.
26
Пример расчета трансмиссии легкового автомобиля м =1400 кг
yMatc=I45 км/ч (см. с .10).
Радиус качения для шины 175/70 SR 13 найдем по формулам (5^ а
?к = 0,96 (6,5-25,4 ♦ 0,7-175) Ю-3 - 0,277 м .
. Теперь можно определить и передаточное число главной передачи;
0,277-5600
= 0,377 -О«акс = о,377 ---------------- 4,03
У„ЙКР 145 "
после чего открывается возможность вычисления возможных значе-
ний передаточного числа первой передачи , см. формулы (29)((31)
%!ЙКС?К , У •?»
-----а—«§к£_к < iT < —2_--------------к_ . ( 35 )
О.Э-Ммдкс’^о’ ^т Ммакс’^-?т0,9
Определим численные значения параметров, входящих в неравенства;
&а-вес автомобиля; G->= 0,5 &а (см. с.6 и с.24)= 0,5’1374=6867 Н;
Ч;акс~ максимальное дорожное сопротивление, преодолеваемое
автомобилем на первой передаче ( ¥мак^ 0,27,см. п. I.I );
Мм;шс " максимальный крутящий момент двигателя по ВСХ
(на рис.З и в табл.8 Ммакс “ 97Н-м);'7т - КПД трансмиссии
автомобиля при его движении на первой Передаче (^=0,90, см.
табл.2); - коэффициент перераспределения нагрузки при ускоре-
нии автомобиля, его величина находится в пределах 1,1 - 1,3, чем
больше N (см. табл.7), тем больше ^2- поэтому берем cig я
Ч> - коэффициент сцепления (для сухого асфальта У = 0,7);
0,9 - коэффициент, учитывающий потери мощности двигателя на
глушитель и вентилятор. Подстановка указанных величин в нера-
венства (35) дает
13734-0,27-0,277 _ 3 24< i < 1-3’6867 -0,7-0,277 я 5 45
0,9-97’4,03-0,9 ’ I 6,9-97- 4,03 -0,9
Возможно, для расширения сферы применения автомобиля
целесообразно выбрать пятиступенчатую КП (как у АЗЛК-21412,
например), тогда приемлемо выбрать ij = 4,2 (при условии,
что i5 = I ).
В соответствии с рекомендациями табл.14 получим
4 Г" о 4 Г о . 4 г
i2 = V4.23 = 2,93; i3 = V4,2Z = 2,05; i4 =у4,2 « 1,43.
Окончательно i2=2,8 ; i3 = 1,9; i4 = 1,35; Ц = I. Такое
изменение передаточных чисел промежуточных передач выполнено для
уплотнения их ряда в зоне высоких передач, что подтверждают
оледупцие отношения: 4,2/2,8 = 1,50; 2,8/1,9 = 1,47;
1,9/1,35 . 1,407; 1,35/1 - 1,35.
На основании полученных данных можно вычислить передаточные
числа (iT) трансмиссии на всех передачах (тайл. 16).
16
Передаточное число Передача
I 2 5^
16,92 11,28 7,66 5,44 4,03
Проверка перекрытия скоростей движения автомобиля на смежных
передачах производится из условия, что диапазон рабочих частот вра-
щения двигателя располагается в зоне М0 макс (см.рис.4) о верхней
границей, несколько меньшей Для выбранного двигателя ато
будет 2000-5000 мин-1. Вычисление выполняется по формуле (26) о
учетом данных табл.16. Результаты расчета приведены в табл.17.
Таблица 17
Скорость, км/ч Передача
I 2 3 4 5
умин (п = 2000 “"«О Умякс(п = 5000 “ИН"1) 12,34 30,86 18,50 46,26 26,23 68,14 38,40 96,00 51,80 129,4
Полученные результаты используются для построения диаграммы
(рис.5) диапазонов скоростей движения автомобиля (табл.17).
20 40 60 80 100 120 140 У,км/ч
Рис-. 5. Рабочие скорости движения автомобиля на всех
передачах:
i - номер передачи; V - скорость автомобиля;
^1-2’ • • • У4-5 ~ перекрытие скоростей
Проверка Умакс также производится по формуле (26) при часто-
те вращения, соответствупцей N0 макс. т.е. 5600 мин-^
Умакс= °«377 -“•US222- 3 145-Т км/ч-
raclivu * e
28
4. ТЯГОВЫЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ
4.1. Скоростная характеристика тяговой силы
на ведущих колесах
Вычисление величины тяговой силы ( PR ) на ведущих колесах
автомобиля производится по формуле, Н’.
0,9-Мо ,
Рк = V * Ч- 7т • < 36 >
Последовательность расчета и построения скоростной харак-
теристики тяговой силы (, Р = f (V)) целесообразно проследить
на конкретном примере, поэтому в табл. 18 показаны резуль-
таты расчета о использованием ВСХ двигателя, приведенной на
рис.4,и трансмиссии, параметры которой помещены в табл.16.
Таблица 18
Результаты расчета тяговой силы и скорости автомобиля
Передача Тяговая сила.Н и скорость км/ч Частота вращения п, мин”1
2000 | 3000 | 4000 15000 |6000
Крутящий момент Mfi, Н*м
89 96 95 90 76 <
Первая р_ 4405 4752 4703 4455 3762
iT =16,92; QT=0,9 У 12,3 18,5 24,7 30,9 37,0
Вторая р„ 2969 3203 3169 3002 2535
iT=II,28; ^=0,91 V 18,5 27,7 37,0 46,3 55,5
Третья Р„ 2038 2198 2176 2061 1740
iT=7.66; V)T=0,92 V 26,6 39,9 53,2 68,1 79,8
Четвертая р„ 1460 1578 1561 1480 1250
iT=5,44; %=0,93 У 38,4 57,6 76,8 96,0 115,2
Пятая р„ 1084 НТО 1157 1096 926
iT=4,03; %=0,93 У 51,8 77,7 103,6 129,4 155,4
Примечание, Скорость (V) вычислена по формуле (28).
На рис.6 представлены скоростные характеристики тяговой
силы автомобиля,построенные по данным табл.18. Поскольку эти
характеристики используются для да’.нейших расчетов,целесооб-
разно выполнить их на миллиметровой бумаге в удобном для
работы с графиками ласштабе (например, 5 Н в I мм, но не 3,33.Н).
29
автомобиля
(Р, ) определяется по
Рио.6. Расчетные скоростные характеристики тяговой силы Рк
легкового автомобиля полной массой Ма» 1400 кг о двигателем
Ме мах= 50 кВт:
I - 5-номера передач (см. с. 26)
4.2. Силы сопротивления движению
Сила сопротивления качению колес
формуле ,Н:
Pf e G-a- f • cof! d. , ( 37 )
где f - коэффициент сопротивления качению колес автомобиля
(см.табл. 13); о(. - угол подъема полотна дороги.
Так как угол << для магистральных дорог не может быть
больше 10°, a cos 10° = 0,985, то в расчетах используется
упрощенная формула, полученная из выражения (37) при условии,
что cos = I .
Pf’C-a’f •
( 38 )
30
Сила сопротивления подъему (Р^) определяется как составля-
ющая сила веса автомобиля, пярекуя1п.няп дороге
Pj - S-a- sin<< 5 С-а* tg.A= С-а- i , ( 39 )
где i = tcj < - уклон дороги (зм.пЛ.1).
В отдельных случаяхг в зависимости от целей расчета.силы
и Р| объединяют в одну, и тогда
Р+ + Pi ' &а‘(* + i ) = &а- * . ( 40 )
где V - коэффициент сопротивления дороги.
Расчет силы сопротивления воздуха ( Pw ) производится
по формуле
к • Г 9
Р = --------( 41 )
* 13
где к - коэффициент обтекаемости; F - лобовая площадь
(см. табл.З на с .10). .
В технической литературе аэродинамическое сопротивление
автомобиля часто характеризуют коэффициентом сх [20]. Соответ-
ствие между к и сх выражается зависимостью: к = 0,61сх [7].
Для уменьшения аэродинамического сопротивления на кабинах
большегрузных автомобилей устанавливают обтекатели, что g
конечном итоге приводит к уменьшению расхода топлива на 10-15 %.
Наличие прицепа увеличивает силу сопротивления воздуха
на 20 - 25 %.
Из отечественных автомобилей наилучшие аэродинамические
формы имеют легковые автомобили АЗЛК-2141 [20,21].
4.3. Диаграмма тягового баланса автомобиля
Уравнение тягового баланса автомобиля имеет вид
РК = Р+ + Pi + Pw + Pj • < 42 >
где Рк, Р*, Pj , Pw известны, см. формулы (36), (37,\ (зэ), (41);
Pj - сила инерции автомобиля, причем
л dT о .
Р. = Ма- 6 -г— = — -8- . ( 43 )
» а dt 3 J
где Ма- полная масса автомобиля (с грузом, водителем и пасса-
жирами); 8 - коэффициент учета вращающихся масс (см. п. 1.1);
j - ускорение автомобиля.
31
Для автомобиля, тяговые характеристики которого приведены
на рис.6,получим следующие значения сил сопротивления движению.
0,175-2 ,
Сила аэродинамического сопротивления =--------------У* .
Таблица 19
. У . км/ч Ру/,Н V .км/ч..
40 43 120 387
80 172 145 566
160 688
Сила сопротивления качению колес Р^ = 1400-9,81-0,02=275 Н.
Сила сопротивления подъему Р| = 1400-9,81-0,015 = 206 Я .
Совместное графическое изображение сил, входящих в уравнение
тягового баланса (кроме силы инерции Pj ),в зависимости от скоро-
сти автомобиля ( У ) называется- диаграммой тяго-
вого баланса.
На рис.7 показана только часть такой диаграммы (со скорост-
ной характеристикой тяговой силы на высшей передаче ). Особенность
диаграммы в том, что силы сопротивления движению (обобщенное обоз-
начение Рс) представлены здесь в виде суммы (2Р„ ). Вначале
построена сила (она от скорости не зависит, поэтому её харак-
теристика горизонтальна). Затем построена характеристика сопро-
тивления воздуха (линия 2), к которой пристроена характеристика
силы сопротивления подъему (линия 3).
Здесь необходимо обратить внимание на то, что точка пересече-
ния характеристики Рк = £(т) и характеристики £ Рс ° 4- (v) распо-
ложена на режима максимальной скорости Уыако(линия 4). Закономер-
ность такого расположения указанной точки объясняется тем, что
расчет мощности двигателя, выполняемый по формуле (8), включает
условие преодоления мощности сопротивления на заданной максималь-
ной скорости.
На горизонтальном участке дороги Р| = 0,и тогда X Рс= f (V)
отражена линией 2,и режим ?макс смещается в сторону увеличения.
В этом явлении нот противоречия, так как согласно п.1.1 расчет-
ный автомобиль должен преодолевать заданный подъем на высшей
передаче (т.е. на режиме vMaKJ» но если подъема нет, то избыток
мощности позволит несколько увеличить скорость автомобиля сверх
заданного режима ^Макс ’
На диаграмме необходимо показать расположение линии, харак-
теризующей ограничение силы тяги по сцеплению (Р^ ) ведущих колес
32
с дорогой ,
Рк < Рч. = т2.в2. Ч , ( 44 )
где величины по2, &J, Ч выбираются такими же,как и в формуле (35).
При правильном расчете линия Р# должна располагаться выше
точки Района первой передаче, так как определение передаточ-
ного числа первой передачи было произведено с учетом выполнения
этого условия (см. формулу (30)).
Рис.7. Нижняя часть диаграммы тягового баланса:
1-линия силы сопротивления качению колес; 2-линия сопротивления
воздуха и сопротивления качению; 3 - линия суммы сил сопро-
тивлений (Р^ + Pw + Pj); 4 - максимальный скоростной режим
(145 км/ч); 5 - скоростная характеристика тяговой силы на
5-й передаче; Pj- избыточная тяговая сила, затрачиваемая
на преодоление силы инерции автомобиля
При выполнении курсовых или дипломных проектов студенты
часто проводят модернизацию двигателя для существующего автомо-
биля (ВАЗ,ГАЗ,ЗИЛ и т.д.),в таких случаях целесообразно строить
диаграмму тягового баланса как для проектируемого двигателя,
так и для базового варианта. Прш этом характеристика суммы сил
сопротивлений движению (линия 3 на рис.7) остается такой же
(автомобиль-то не изменился), а скоростная характеристика тяго-
вой силы определяется протеканием внешней скоростной характерис-
тики двигателя (это и нужно показать на диаграмме).
33
5. МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ
5.1. Расчет составляющих мощностного баланса
В соответствии с уравнением мощностного баланса (7) необхо-
димо вычислить следующие составляющие мощностного баланса: -
мощность, передаваемую на ведущие колеса автомобиля, причем
^-0,9^.^; . (45)
Л*- мощность сопротивления качению; Nj- мощность сопротивления
подъему; мощность сопротивления воздуха.
Мощности сопротивлений целесообразно определять по обобщен-
ной формуле.кВт:
Ыс = Р£-У/36ОО , ( 46 )
где Pt- соответствующая сила сопротивления движению автомобиля,Н;
у - скорость автомобиля, км/ч.
Рассмотрим определение для расчетного автомобиля. Вели-
чины HQ можно брать по ВСХ (см. рис.4) , но можно их вычислять
и по формуле (10) , так как и Ме, и п уже определены (см.
табл. 18). Данные именно такого расчета и приведены в табл.20
Таблица 20
Мощность на ведущих колесах Ыц, кВт
Передача кпд „ " -I Частота вращения, мин
2000 3000 4000 5000 6000
Мощность N„ по ВСХ, кВт
18.7 30.2 40.0 47,2 47.8 .
Первая Вторая Третья Четвертая Пятая 0,90 0,91 0.92 0.93 0,93 15,1 15,3 15,5 15,6 15,6 24,5 24,7 24,9 25,1 25,1 32,4 32,8 33,2 33,6 33,6 38,2 38,6 39,1 39,5 39,5 38,7 39,1 39,6 40,0 40,0
Примечание. Скорость автомобиля на соответствующих
передачах для указанных частот вращения двигателя приведена
в табл.18. Например, I-я передача ж п = 2000 - У=12,3 и т.д. •
Вычисление и Mj достаточно выполнить лишь для одно-
го скоростного режима , например, для V = 72 км/ч , так как
характеристики Ы^= |(у) и 4(У)-это прямые, проходящие
через начало координат. Дл~. примера такого расч»та возьмем
величины
Pi
и Р;, вычисленные ранее (см. с. 31).
34
V 72
N, = Р.----- = 275 ------ 275-0.02= 5,5 кВт ;
т + 3600 3600
Y 72
ц. = р. ---- = 206 ----- =206'0,02 = 4,12 кВт.
1 1 3600 3600
Мощность сопротивления воздуха можно вычислить по аналогичной
схеме, но с использованием данных, приведенных в табл. 19. Например,
для скорости автомобиля v = 40 км/ч Pw= 43 Н , следовательно,
Y 40
V pw366o = 43Ч^пе0’48 и
Мощность сонротивления воздуха
Таблица 21
расчетного автомобиля
V .км/ч Ч/'КВт V .км/ч V w, кВт V .км/ч А/и^кВт
то — 80 Приме нальна кубу ско 0,48’ "‘ 3,82 ч а я и е роста, п 120 ' 145 . Мощность со оэтому на б 12.9 22,8 противлени О ЛЬ ШИ X GH 16 0 200 я воздуха п оростях де ЗО’.б 59,7 ропорцио- ижэния
она значительно превышает другие потери. При скорости 200 км/ч
в 125 раз больше, чем При скорости 40 км/ч и в 4 раза больше bl
5.2. Диаграмма мощностного баланса
Зависимости 1^.= f(Y) ! = f CY) • Hj = i I v) 5 = f (. Y),
построенные на одном бланке, представляют собой диаграмму
мощностного баланса.
На рис.8 приведена такая диаграмма расчетного автомобиля.
Здесь, как и на диаграмме тягового баланса, в нижней части
построены характеристики мощностей сопротивлений Кс, представ-
ленные в виде суммы
2NC=U+ + КХ +Ы^ (47)
В соответствии с уравнением ( 7) мощностного баланса можно
установить, что участок ординаты между характеристиками Ык=
и Z Кс = fС 7)является величиной мощности Ыj , затрачиваемой на
разгон автомобиля
К = JL. - 2 М_ . (48 )
Точка пересечения указанных характеристик Мк и I йс рас-
положена на режиме максимальной скорости автомобиля YMaKC, так
как именно это условие послужило основой определение максимальной
мощности двигателя (см. выражение ( 8)).
35
Рис.8. Диаграмма мощностного баланса легкового автомобиля
обшей массой 1400 кг и максимальной скоростью 145 км/ч;
1-5 - скоростные характеристики мощности на ведущих колесах
Мк на 1-й, 2-й ...5-й передачах; 6 - скоростная характери-
стика мощности сопротивления качению 7 - скоростная харак-
теристика мощности сопротивления подъему 1Цв сумме с Мр 8-ско-
ростная характеристика мощности сопротивления воздуха Му/
в суше с и ; 9 - режим максимальной скорости автомобиля;
Nj- мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля (мощность
сопротивления инерции автомобиля)
На диаграмме мощностного баланса можно заметить, что Ыкмакс
практически постоянна на всех передачах. Поскольку это часто
вызывает вопросы при выполнении расчетов,возникает необходи-
мость в пояснении. Если в формулу (46) подставить значения
Рк и У из формул (26) и (36), то подучим
V Мок_пф 0,377 ги-п
Н « р . — . о,9 --------Л— -0,9’(1,05 Мп).о ,
* 3.6 гк 3.6 1. е Ст
*к
но выражение в скобках-это Ме (см. формулу (10))и тогда
подучаем формулу (45).
Примечание. Кривая суммы мощности сопротивлений
(линия 8 на рис.8)является также и линией мощности двигате-
ля при равномерном движении автомобиля, когда Hj =• 0, в это
время двигатель работает с частичной подачей топлива.
36
6. ВРЕМЯ И ПУТЬ РАЗГОНА АВТОМОБИЛЯ
6.1. Динамическая характеристика автомобиля
Универсальным измерителем динамических качеств автомобиля
является динамический фактор D , представляющий собой отношение
разности Рк- Pw к весу автомобиля Са,
Р„ ' р^
D = —* У ( 49 }
Sa
Зависимость D = f ( У) называется динамической
характеристикой автомобиля. Поскольку ранее
величина тяговой силы Р определена для каждой передачи, то
соответственно и величина динамического фактора должна быть вычис-
лена для всех передач от I-й до 5-й применительно к рассмот-
ренному выше примеру (см. табл.22). Величины Рк приведены в
табл.18, а величины можно вычислить по формуле (41).
Таблица 22
Динамический фактор расчетного автомобиля
Передача \ Частота вращения, мин"1
2000 3000 4000 5000 6000
Первая 0,321 0,345 0,341 0,323 0,271
Вторая / 0,216 0,232 0,228 0,214 0,176
Третья 0,147 0,157 0,153 0,141 0,114
Четвертая 0,103 0,108 0,102 0,091 0,064
Пятая 0,073 0,073 0,063 0,047 0,021
На основании уравнения тягового баланса (42) можно написать
pK-Tw = Pf + Pi+ pj
или, с учетом выражений (40) и (42) ,
= 4- + — -- • j • ( 50 )
®а i
Выражение в левой части равенства (50) является динамичес-
ким фактором автомобиля ( см. (49 )), поэтому
8
D = Ч’ + — • j ( 51 )
%
На режиме установившегося движения ускорение автомобиля
отсутствует, т.е. j =0, ив этом случае 0=4’. Режим макси-
мальной скорости есть частный случаи установившегося движенияf
37
Рис.9. Динамическая характеристика автомобиля:
1-5-номер передачи; 6-величина суммарного коэффициента сопро-
тивления на высшей передаче; 7 - режим максимальной
скорости движения автомобиля (см. табл.22)
и для конкретного примера здесь Ч1 = 0,035; j = 0,02 и i «=0,015
(см. формулу (8)и пример на с. 10).
На рис.9 представлена динамическая характеристика расчетного
автомобиля, построенная на основании данных,приведенных в табл.18
и табл.20. Пересечение линии 4'= 0,035 с характеристикой D =f(y)
на пятой передача расположено в точке У = 145 км/ч. Это расчет-
ная максимальная скорость автомобиля. Совпадение или несовпа-
дение этих точек является критерием правильности или не-
правильности расчетов. ,
6.2. Ускорения автомобиля. Величины, обратные ускорениям
Формулу для расчета ускорений автомобиля можно получить
из выражения (51).
j . (52)
38
Продолжая пример расчета, определим величину коэффициента
учета вращающихся масс 8 (см. выражение (I) и табл.23).
_____________________ Таблица 23
Параметр Передача/передаточное число
1/4,2 2/2,93 3/2,05 4/1,43 5/1,0
“Г- 2,23 1.60 1,29 1,14 1,07
.. .л'Л.. 4,3 6,13 7.6 8,6 9,17
Таблица 24
Величины ускорений расчетного автомобиля, м/с2
Передача Частота вращения, мин*1
2000 3000 4000 5000 6000
1-я 1,23 1,33 1,32 1,24 1.01
2-я 1.П 1,21 1,18 1,10 0,86
3-я 0,85 0,93 0,90 0,81 0,60
4-я 0,58 0,63 0,58 0,48 0,25
5-я 0,35 0,35 0,26 0,11 -
На основании данных, содержащихся в табл.18 и табл.24,можно
построить графики зависимости ускорений автомобиля от его ско-
Рис.Ю. Скоростные характеристики ускорений расчетного
автомобиля:
1-5-номера передач; 6-режим максимальной скорости (см.табл.24)
Сравнение графиков, приведенных на рис.9 и ID, дает
возможность оценить влияние 8 на ускорения, так.несмотря
39
на то, что величина динамического фактора на первой передаче
значительно больше, чем на второй, ускорения имеют близкие значе-
ния. У грузовых автомобилей это выражено ещё резче: там, как
правило, ускорения на первой передаче меньше,чем на второй.
На рис.10 можно заметить, что на режиме Умяус° 145 км/ч
величина ускорения равна нулю.
6.3. Определение времени разгона автомобиля
Так как ускорение есть производная скорости по времени
то,разделяя переменные, получим выражение сН: х 1 д/ ,
интегрирование которого дает J
t = f - d V • ( 53 )
J
Переход к интегральной сумме позволяет получить
t (4). Д/Лб . (54)
В выражениях (53) и (54) имеется величина,обратная ускорению
I/j. На рис.II показана её скоростная характеристика, построенная
на основании данных,содержащихся в табл.18 и 24 . Разбивка
графика, необходимая для графического интегрирования,здесь выпол-
нена в первом приближении (aV “ 20 км/ч) , для получения более
точных результатов необходим более узкий диапазон скорости,т.е.
40
При вычислении элементов Л. t необходимо брать минимальную
площадь под кривой Vj = j (V) . Например, на участке 80 -
100 км/ч плошадь,заштрихованная двойной штриховкой,не должна
учитываться. Из принципа быстрейшего разгона, т.е. минимальной
площади, точки пересечения смежных кривых указывают значения
скоростей,при которых наиболее целесообразно переключать переда-
чи в коробке передач при разгоне автомобиля с полной подачей
топлива.
Характеристика,соответствующая разгону на 4-й передаче,не
пересекается характеристикой 5-й передачи, поэтому на участке
100-120 км/ч их пересечение выполняется дополнительной вертикаль-
ной линией (см. рис.II ).
В формулу (54) величина Y подставляется в километрах
в час, но при делении на 3,6 она получается в метрах в секунду.
Результаты вычисления времени разгона автомобиля t приве-
дены в табл.25. •
Время, с
Таблица 25
Скорость, км/ч.."------—.
' 0 -20р0-40| 40-60160-80 80-100 |I00-I20|l20-I4C
5’6,05
104,8
5,0
5,55
7,78 11,12 । 20,85
54,75
4,45
5,0 9,45 15,0 22,78133,9
Сравнение времени разгона расчетного автомобиля (см.рйс.12)
с прототипом ВАЗ-2105 показывает, что последний разгоняется
быстрее. Расхождение можно объяснить тем, что при расчете были
завышены потери на глушитель и вентилятор ( коэффициент 0,9 в
Рис.12. Характеристика времени разгона:
I - прототип; 2 - расчетный автомобиль
41
6.4. Определение пути разгона автомобиля
Нарастание скорости автомобиля в зависимости от пройденного
пути S можно определить с помощью метода,аналогичного тому,
который изложен в предыдущем параграфе. Скорость есть производ-
ная пути по времени, т.е. У = dS/dt, разделяя переменные,полу-
чим выражение dS « V-dt, интегрирование которого позволяет найти
искомую формулу
S « Jy-dt. ( 55 )
Зависимость скорости У от времени разгона t известна
лишь в графическом виде, поэтому и здесь целесообразно применить
метод графического интегрирования. Из формулы (55)следует
их п
S =2 ( У^З.б) At , ( 56 )
i • *
где At- шаг интегрирования; У^ - средняя скорость автомо-
биля для соответствующего i-го промежутка времени;
п - количество участков разбиения.
На рис. 13 приведены результату определения пути разгона рас-
четного автомобиля, выполненные по формуле (56)с использованием
графика, представленного на рис. 12.
Путь разгона расчетного автомобиля здесь больше,чем у
автомобиля прототипа, что объясняется большим временем разгона.
ом. на рис. 12 )
Примечание. Результаты интегрирования будут точнее,если
шаг интегрирования взять меньше.' не 10 с, а 5 с или даже 2 с,
особенно это важно для быстро разгоняющихся автомобилей .
42
7. РАСЧЕТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТСШМВНОЙ
ЭКОНОМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ
7.1. Упрощенный метод расчета топливной экономичности
Топливная экономичность автомобиля оценивается различными
параметрами. Перечислим основные из них.
I. Расход топлива при движении с постоянной скоростью на
горизонтальном ровном шоссе ( ), измеряемый в литрах на
100 км пути (л/100 км).
2. Средний эксплуатационный расход топлива при движении
автомобиля в различных специфических дорожных условиях: езда
по городу; горные дорогиравнинные многополосные шоссе.
3. Удельный расход топлива в литрах на 100 т-км транспорт-
ной работ (л/100 т-км).
Зависимость Qs-j-(v) называется топливной характеристикой
(ТХ) установившегося движения (ГОСТ 20306-90). Наиболее простым
методом расчета ТХ является использование усредненных зависимос-
тей удельных расходов топлива ( <^е ) двигателей от скорости
движения автомобиля (табл.26). ।
Таблица 26
Ориентировочные усредненные величины удельных расходов
топлива автомобильных двигателей г/(кВт-ч)
Двигатели Скорость У, км/ч
40 60 80 100 120 140
Бензиновые 400 310 260 270 300 350
Дизели: легкие 300 250 220 225 240 280
тяжелые 250 210 190 200 220 250
За основу составления табл.26 взят тот факт, что минимальное
значение удельных расходов топлива ($еиин * бензиновых двига
телей составляет величину 260 г/{сВт.ч)Г7 j, а 9'гмин ”яжалнх
дизелей находится в пределах 190 r/fcBr-4)fI6J, Известно также,
что эти величины стараются расположить в зоне преимущественных
скоростей движения (70-90 км/ч). За границами этой зоны
постепенно увеличиваются на 30-40 %. Указанные условия являются
скорее пожеланием, чем отражают существующее положение вещей.
Однако несомненно, что успешное решение этой задачи возможно
лишь при взаимных усилиях разработчиков двигателей и автомг .'илей.
43
Для определения усредненных значений удельных расходов
топлива на промежуточных скоростях движения автомобилей построены
характеристики (см, рис, 14) с использованием данных табл. 26.
Рио. 14. Скоростные характеристики усредненных значений
удельных расходов топлива автомобильных двигателей
(для приближенных расчетов):
I - тяжелые дизели (для большегрузных автомобилей);
2 - легкие дизели; 3 - карбюраторные двигатели
Расход топлива 0- определяется по следующей формуле;
SiL т
es з«'к~ггг',10 > <”)
где - расход топлива, л/100 км; “ удельный
расход топлива, г/кВт.ч); Z Nc - суммарная мощность сопротивления
движению автомобиля, кВт; V - скорость автомобиля, км/ч;
X - плотность топлива, кг/л; Л - коэффициент, учитывающий
потери эффективной мощности двигателя на глушитель и вентилятор.
Плотность бензина, получаемого методом каталитического кре-
кинга, 0,74 кг/л, прямой перегонки-0,724 кг/л; плотность дизельного
топлива 0,84 кг/л (величины указаны при температуре 20°С) £173.
Величина коэффициента W выбирается в пределах 0,9 для больше-
грузны» автомобилей и 0,95 для автомобилей общей массой менее 2 т.
Формула (57) получена из следующих соображений. Часовой рас-
ход топлива двигателем &т,кг/ч,при известных, мощности Ке, кВт,
удельном расходе топлива ^е,гДВт«ч\равен их произведению, т.е.
С* = ое • Ые- Ю"3 , < 58 >
44
или, в объемных единицах (литрах в чао)
Кв Я
&т.о " %• • 10 • < 59 )
<3 s
Разделив величину &т>0 на скорость автомобиля У, км/ч,
получим объемный расход топлива на I км пройденного пути (для
данной скорости), а умножение на 100 дает Qj, л/100 км, следо-
вательно, используя выражение (59), получим
Определим мощность двигателя при движении автомобиля с
постоянной скоростью по горизонтальному участку асфальтированного
Подстановка полученного выражения в формулу (60) дает
«. - За’ ' 10 ' ( 62 ’
J • Q • ал
Замена в числителе выражения на Z Мс приводит выр ажение
(62) к формуле (57). Если в последнюю подставить численные : вира-
жения плотности, бензина (0,74) и дизельного топлива (0,84), получим следующие расчетные выражения. Для автомобилей с общей массой менее двух тонн: то
с бензиновшли двигателями Од = q0-—• 0,142 ; ( 2 Ъ 63 )
с дизелями Qg = ^0- ——- • 0,125. ( Для автомобилей с общей массой более двух тонн: 64 )
с бензиновыми двигателями = ( 2 И„ 65 )
с дизелями 0g = ——— ♦ 0,132. ( 66 )
Ниже приведен пример расчета ТХ легкового автомобиля, данные
для которого см. на с.34 и в табл.26.
45
Таблица 27
Расчетная топливная характеристика (ТХ) легкового
автомобиля при движении на 5-й передаче
Параметр Скорость автомобиля V, км/ч
40 60 80 100 120 140
МрКЭг 3,05 4,58 6,11 7,64 9,17 10,7
Ку,кВт 0,48 1,61 3,82 7,50 12,90 20,3
L Ы*,кВт V 3,53 6,19 9,93 15,14 22,07 31,0
т ^.г/^Вт-ч' 400 310 260 270 300 350
Од.л/ТООкм 5,0 4,54 4,5 5,9 8,1 П,0
2 90,гДкВт-ч) 300 250 220 230 245 280
Q-,h/I00km 3,3 3,2 3,4 4,4 5,6 7,8
I - бензиновый двигатель, 2 - дизель
По данным табл. 27 построены соответствующие характеристики
зависимости расхода топлива ( GL ) от скорости автомобиля (рис.15).
о
Рио.15. Топливная характеристика установившегося
движения расчетного автомобиля на 5-и передаче:
I - бензиновый двигатель; 2 - дизель
Зависимость f (V) имеет характерную зону минимальных
значений расходов топлива, которую и используют для определ’ния
диапазона скоростей движения автомобиля,наиболее целесообразных
46
с точки зрения экономии топлива. В данном случае этот диапазон
находится в пределах 60 - 90 км/ч (движение со скоростью менее
60 км/ч сопряжено с увеличенными затратами времени). Кстати, во
многих источниках скорость автомобиля 90 км/ч является наиболее
предпочтительной (компромисс между затратами на топливо и затра-
тами времени на дорогу), Например, в работе [22) анализ расхода
топлива различных автомобилей производится именно на этой скорости
и отмечается, что Qg имеет тенденцию к снижению по мере совершен-
ствования конструкции (см. рис.16).
600 1000 1400 1800 2200 2600 i-^.см3
Рис.16 . Расход топлива Qs легковых автомобилей с бензи-
новыми двигателями в зависимости от их рабочего объема ,
года выпуска при установившейся скорости 90 км/ч:
I - автомобили выпуска 1977 г.; 2 - то же 1985 г.
(по данным работы [22J); 3 - область ожидаемых значений в
90-х г г.'; &-замеры и, Q - расчет, приведенные в работе [2з]
Возвращаясь к теме выбора рабочего объема двигателя (см.п.2.3),
необходимо обратить внимание на уменьшение Qj при уменьшении ivfa ,
четко прослеживающееся на рис. 16, поэтому с точки зрен| экономии
топлива малолитражные двигатели предпочтительнее.
7.2. Расчет топливной характеристики установившегося
движения автомобиля о помощью многопараметровой
характеристики двигателя
Многопараметровые характеристики двигателей (МПХД) содержат
информацию о его силовых, мощностных и экономических параметрах
на всем поле рабочих режимов, включая и частичные подачи топлива.
Они значительно информативнее,чем общеизвестные внешние скоростные
характеристики,и приходится лишь сожалеть, что МПХД редко приводят-
ся в технической литературе и сопроводительных документах к выпус-
каемым двигателям. Поэтому из-за недостатка данных на рис.17 приве-
дена предположительная МПХД, необходимая для продолжения примера
расчета легкового автомобиля (см. с. 10).
Рис.17. Гипотетическая многопараметровая характеристика
бензинового двигателя расчетного автомобиля:
" I - внешняя скоростная характеристика крутящего момента;
2 - линии равных удельных расходов топлива, г/(кВт.ч);
3 - линии приведенных моментов сопротивлений движению
автомобиля на 5-й передаче; 4 - то же на 4-й передаче;
5 - линии равных мощностей двигателя, кВт
48
Поскольку МПХД построена в координатах "крутяжий момент -
частота вращения", необходимо вычислить величину эффективного
момента дмисателя, затрачиваемого на преодоление сопротивиекий при
установившемся движении автомобиля на горизонтальном участке до-
роги (определить приведенный к двигателю момент сопроттитния).
С учетом формулы (46) выражение (61) принимает вид
*е = • С РР’ 10-3 • ( 67 >
0,0* *
Подстановка полученного выражения (67) в формулу (60) дает
(P^+PJ 2,78 ч
ч з«- • Нг •В * 10 ' !68)
где X - плотность топлива; - коэффициент, учитывающий потери
мощности на вентилятор и глушитель.
Для компактности записи формул выражение в скобках заменяет-
одним символом ( Pyj+ Pj = 2 Р0),и тогда
% - s.- • V •10-5 '69 ’
Формула (69) используется для расчета расхода топлива Qs ,
но величины удельных расходов топлива <^е , входящих в неё,опре-
деляются по МПХД, для чего производится построение линий приве-
денных моментов для каждой передачи, вычисляемых по формуле, полу-
ченной из выражения (36) при условии, что Рк = Е Рс ,
Мо - —£—к-------- ( 70 )
0.9 .Г)т. 1Т
В рассматриваемом примере расчета Р* = 275 Н (см. о. 31),
? = 0,277 м (с. 26 ); if = 4,03 (для 5-й передачи) и 5,44
(для 4-й); величина QT = 0,93 (см.табл.2).
На рис.18 построены расчетные IX установившегося движения
на 4-й и 5-й передачах,и здесь хорошо видно, что движение автомо-
биля со скоростью выпе 60 км/ч на 4-Й передаче невыгодно, так
как сопровождается значительным увеличением расхода топлива.
Топливная характеристика, построенная по упрощенному методу,
располагается ниже,это и понятно, так как в табл.26 для
скорости автомобиля 80 км/ч указаны qe, отражающие наилучшие
49
показатели двигателей, однако,, как это видно на ряс .17, эона их
располагается внше линии Мс = f ( Т ).
Таблица 28
Расчетные расходы топлива при установившемся движении
легкового автомобиля с бензиновым двигателем на основе
использования многопараметровой характеристики двигателя
Параметры п, НИН -1
1120 2000 3000 4000 5000 6000
Четвертая передача
V, км/ч 21 38 58 77 96 115
Pw, Н 12,5 39,1 91,0 162,0 245 358
Н 288 314 366 437 520 633
м0. н.м 18,0 21,1 26,7 34,5 43,4 55,6
г/(кВт.ч) 600 430 350 340 360 380
0g, д/ЮОкм 7.2 5,7 5,3 6,2 7,85 10,1
Пятая передача
▼, км/ч 28 52 78 104 129 155
С я 21 73 164 291 440 645
Н 296 348 439 •566 715 920
мо, Н-м 24,2 28,5 36,0 46,4 58,5 75,1
2g,гЛ кВт.ч) 550 400 310 305 320 350
0в,л/100км 6,81 5,84 5,7 7,2 9,5 13,5
РисД8. Расчетные топливные характеристики установившегося
движения легкового автомобиля с бензинов» двигателем:
1,2 - 4-я и 5-я передачи (расчет по МПХД); 3 - 5-я пере-
дача (расчет по упрощенному методу, ом. табл.26 и рис.15)
50
Для совмещения зоны минимальных значений удельных расходов
топлива (зона ^емин) ° зоной преимущественных режимов работы на
некоторых автомобилях (магистральные тягачи-трайлеры) иаттяют
двухступенчатые главные передачи, передаточные числа высшей сту-
пени которых почти в два раза меньше обычных ( i 0 = 3). В соответ-
ствии с формулой (70) уменьшение iT в два раза приводит к соответ-
ствующему увеличению Мс, т.е. поднимает всю характеристику
Мс = + (У), что в конечном итоге уменьшает расход топлива на
30-40 % [24]. Для расчета ТХ таких автомобилей на рис. 19, 20
приведены МПХД дизелей ЯМЗ (данные В.Р.Гальговского).
Реальные автомобили, выпускаемые промышленностью,снабжаются
данными об их топливной экономичности, полученными на основании
тщательных экспериментов на специальных полигонах с эталонными
дорогами ( в СССР-это автополигон Минавтопрома в г.Дмитрове).
Но это не умаляет ценность расчетных методик, так как последние
дают информацию конструкторам о направлении поисков для достижения
лучших показателей. Причем иногда принимаемые ими решения выгля-
дят несколько необычно-. Например, в кабинах грузовиков фирмы ’Мак“
(США) установлены дисплеи, на экранах которых нанесена МИД, а
режим работы дизеля изображается светящейся точкой. Водитель выби-
рает' передачу в КП и скорость автомобиля такими, чтобы эта точка
располагалась как можно ближе к зоне cje цщц .
По тем не менее традиционные направления решений, подсказы-
ваемые формулами (69) и (70), остаются наиболее распространенными.
Перечислим основные из них.
По двигателю - это снижение <^0 (см.табл. 12), наиболее рацио-
нальное размещение зоны мин , выбор рабочего объема.
По автомобилю - это улучшение аэродинамических показателей,
снижение потерь в шинах, выбор оптимальных передаточных чисел КП
и главной передачи, уменьшение потерь в трансмиссии.
Решение некоторых из указанных задач, а также и тех, которые
пе вошли в данное пособие, можно найти в работах [25-29].
Для справок в табл. 29 приведены некоторые массогабаритные
характеристики (см.рис.21) различных автомобилей. Эти данные могут
быть использованы и для приблизительных расчетов лобовой площади
(произведение высоты на ширину), нагрузки на шину автомобилей-
прототипов .
я
Рио J9 . Ориентировочная многопараметровая характеристика
диэадя Р6 ЯН 13/14 (ЯМЗ-752) с охлаждением наддувочного
воздуха по типу "воздух-воздух":
I - внешняя скоростная характеристика; 2 - линии равных
удельных расходов топлива, г/(кВт-ч); 3 - линии равных
мощностей; pQ - среднее эффективное давление; U - крутящий
момент двигателя (см. формулу (19))
52
Рис.20. Ориентировочная многопараметровая характеристика
форсированного дизеля V84H 14/14 (ЯЛЗ-8424), построенная о
помощью нагрузочных характеристик (обозначения линий см.
на рис.19, семейство линий 3 вычислено с помощью формулы
(9), семейство линий 2 выполнено в усредненном варианте)
bo
Таблица 29
Некоторые параметры автомобилей
Модель Мас сн.^а Размеры, мм 7маг км/ч ПТиин 4о0ю.
“а “о М Д ш в Б К
Легковые автомобили
"Ока" 975 635 51 3200 1420 1400 2180 1210 115 135/80Ш2 3,2
"Фиат-панда и 700 - -3408 1494 1420 2159 1260 140 I356RI3 4,6
ЗАЗ-1102 727 675 51 3708 1554 1410 2320 1300 140 165/60КГЗ 4,6
ЛуАЗ-969М 1360 960 45 3390 1610 1770 1800 1320 90 5,9-13 10
ВАЗ-2105 1395 935 46 4128 1620 1446-2424 1360 145 I658RE3 7,3
ВАЗ-2106 1445 1045 46 4166 1615 1440 2424 1360 154 I658RI3 8,4
ВАЗ-2108 1325 900 50 4006 1750 1402 2460 1390 148 I65/70KI3 5,7
ВАЗ-2109 1340 915 50 4006 1750 1402 2460 1400 148 I65/70RI3 5,7
АЗЛК-2141 1470 1070 50 4350 1690 1400 2580 1440 153 I75/70RI4 5,7
"Волга-31* 1870 1470 48 4960 1846 1476 2800 1480 152 205/70RI4 8,5
УАЗ-469 2450 1650 42 4025 1785 1640 2380 1450 100 8,4-15 10,6
Ф у р г о н ы, а в 1 г о б у 0 ы
УАЗ-451М 2700 1540 44 4360 1940 2070 2300 1442 95 8,4-15 12
ЕрАЗ-762В 2625 1475 46 5030 1790 2180 2700 1460 I1D 7,00-15 12
РАФ-2203 2710 1750 47 4940 2210 1970 2620 1470 120 I85RI5 II
УАЗ-452В 2690 1870 49 4360 1940 2090 2300 1442 95 8,4-15 13
КАвЗ-685 6545 4080 26 6600 2378 2930 3700 1690 80 8,25-20 20
ПАЗ-672 7825 4535 32 7150 2390 2952 360011800 80 8,25-20 24
ЛАЗ-4202диз.13400 8600 31 9700 2500 2945 4370 2100 75 280-508R 19
ЛиАЗ-677 14050 8380 41 10450 2500 3005 5150 2100 70 280-508R 39
Г р у з । о в ы е а в гомобили
УАЗ-451®! 2660 1510 42 4460 2044 2070 2300 1442 100 8,40-15 12
ГАЗ-53А 7400 3250 25 6395 2380 2220 3700 1690 80 240-508 24
ЗИЛ-130 10525 4300 25 6675 2500 2400 3800 1800 90 260-508R 29
КамАЗ-5320 15305 7080 29 7435 2500 3650 3190 2025 100 260-508В 26
MA3-5335 14950 6725 33 7250 2500 2720 3950 2025 85 11,00-20 24
КрАЗ-257Б1 22500 10270 20 9640 2650 2670 5050 1950 68 320-508R 38
иУрал-375Н* 14925 7700 28 7611 2500 2560 3525 2020 75 370-508 45
"Урал-4320" с дизелем 13245 8020 32 7366 2500 2870 3525 2000 85 370-508 26
Обозначения в таблице: М„-полная масса; Мп-собственная масса в
снаряженном состоянии; МтД - масса,приходящаяся на переднюю ось в
процентах от полной массы, Д,Ш,В,Б,К - размеры,см.рис.21; (^-кон-
трольный расход топлива при постоянной скорости.
54
Рио.21. Схематическое изображение основных размеров автомобилей;
а - легковые автомобили; б - грузовые автомобили;Б-баэа;
Д- длина; Ш - ширина; К - колея; В(1) - высота грузового
автомобиля с тентом; В(2) - высота грузового автомобиля
без тента (см.,например, размер В автомобилей MA3-5335
и КамАЗ-5320) '
55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как показано выше, выбор параметров двигателя является
серьезной конструкторской задачей, решение которой опирается
на многочисленные вспомогательные материалы, справочники и учеб-
ные пособия. При этом полученные результаты необходимо постоянно
сверять с параметрами двигателей существующих конструкций,выпуска-
емых промышленностью (отечественной и зарубежной).
Некоторые параметры двигателей можно найти в справочнике [15],
но сведения быстро устаревают, поэтому более представительные
данные можно получить в периодической технической литературе.
Прежде всего это такие журналы,как "Автомобильная промышленность",
"Двигатели внутреннего сгорания"- реферативный журнал ВИНИТИ ,
"Автомобильная промышленность США", "Двигателестроение","3а рулем",
"Автомобильный транспорт" и др.
Источником информации об особенностях современных автомо-
бильных двигателей может быть и ежедневная массовая пресса. Напри-
мер,в газете "Известия" [30] сообщалось, что на автомобильной
выставке в Японии (!) советский автомобиль "Компакт" привлек вни-
мание оригинальной силовой установкой, разработанной в Научно-
исследовательском автомоторном институте (НАГЛИ ) автомобильной
промышленности СССР в Москве (есть еще Центральный научно-иссле-
довательский дизельный институт ( ЦНИДИ ) в Ленинграде). Кстати,
оба этих института выпускают сборники научных трудов, где можно
найти много полезных сведений. Об упомянутом "Компакте" сообща-
ется также в журнале "За рулем" [31] , но уже в менее радужных
красках и с большими техническими подробностями.
Журнал "Наука и жизнь" иногда помещает обзорные материалы
по автомобилям и двигателям. Например, в JH за 1991 г. дается
большой обзор тенденций развития легковых автомобилей в послед-
нее время и прогноз на ближайшее и отдаленное будущее [32]. В
частности,там констатируется расширяющееся применение дизеля, с
которым, например, автомобиль "Ауди-100" расходует менее 3,5л
( t ) на 100 км пройденного пути при постоянной скорости 90 км/ч.
В связи с этим интересно напомнить данные, приведенные в журнале
"Автомобильный транспорт" еще в 1985 г [33] (см. табл. 30).
В этих сведениях наиболее удивителен последний автомобиль:
у него расход топлива при езде по городу меньше, чем по шоссе
(скорее всего здесь какая-то ошибка). Кстати,к публикуемым све-
дениям всегда нужно относиться критически, к сожалению, часто
56
рекламные соображения превалируют над научно-тэтническими Это
относится и к электромобилям, и к газовш двигателям и др.
Таблица 30
Расходи топлива наиболее экономичных автомобилей, д/ЮО км
Модель автомобиля - - —— —— - — Режим движения
90км/ч 120км/ч Городской ПИКЛ
Субару Рекс'1 0,6 3,5 —
“Пежо-205*(дизель) 1.6 3,9 5,2 5,4
’ Фольксваген-Пассат* (дизель) 1.6 4,5 - -
’ Форд-фиеста' (дизель' 1.6 - 5,6 5,0
w rt
0 самом создателе знаменитой модели Форд-фиеста Ли Якокке
можно прочесть в журнале *3а рулем" f34j. в этом же номере помещен
материал об особенностях конструкции’фиат-панда* возможном объекте
производства автозавода в Елабуге (вместо’Оки). Кстати,двигатель
этого автомобиля ("Фиат-файр") создавался с расчетом его производ-
ства на максимально роботизированном заводе, при этомбыло исключено
30 £ *5шшних" деталей (пример,как технология производства влияет на
разработку конструкции).
Продолжая разговор об экономии топлива, необходимо упомянуть
о новом приборе автомобиля - встроенном расходомере топлива [35J,
пользуясь которым, водитель сам может выбирать наиболее экономич-
ные режимы работы двигателя. В этом же источнике сообщается, что
применение электронных систем управления двигателем позволяет
повысить его моторесурс, обеспечивающий пробег I 250 000 км.
Важным оперативным источником информации об особенностях
конструкции двигателей автомобилей являются руководства по их
эксплуатации и обслуживанию, прикладываемые к автомобилям. В этих
инструкциях заводы-изготовители немедленно указывают все измене-
ния как самих конструкций, так и массогабаритных показателей
(а также и иных параметров: мощностных, экономических и т.д.).
В упомянутых выше журналах об этих изменениях можно узнать в луч-
шем случае через год-полтора.
И наконец, чисто студенческий источник различных сведений -
это производственные практики на моторостроительных предприятиях
страны. Там студенты, общаясь непосредственно с самими .создате-
лями моторов, могут получить самые свежие данные, необходимые для
курсового и дипломного проектирования.
57
Последнее по порядку изложения, но не по важности,замечание
относится к безопасности двигателя и автомобиля в целом. Указан-
ные выше (см.табл.II) уменьшение удельных расходов и повышение
эффективных давлений автомобильных двигателей приводят к большей
напряженности их работы (тепловой и динамической), следовательно;
перед конструкторами и производителями двигателей возникает ком-
плекс проблем, связанный с обеспечением механической прочности,
пожарной безопасности и др. И, к сожалению, не всегда удается
своевременно находить решение этих проблем. Вот пример подобной
Ситуации по сообщению ТАСС [36].
"После того, как 652 автомобиля сгорели, а два человека по-
Лбли и девять получили увечья в огне, американская автомобильная
Компания "Форд" приняла решение отозвать более полумиллиона выпу-
щенных ею автомашин. Решение касается моделей 1984-1985 гг. ко-
торые могут иметь трещины в головках блока цилиндра. Как утвержда-
ет Национальный совет по безопасности на транспорте, расследовав-
ший вопрос о дефектах в автомобилях "Форд" о декабря 1986 года,
трещины ведут к утечке масла и возгоранию машины"
Информация передана в интерпретации журналистов, что видно
йз следующего. "Блок цилиндра" даже студенты младших курсов не
Говорят (они знают из описательного курса ДВС, что в двигателе
есть"блок цилиндров"). Далее, даже не специалисту по ДВС известно,
Что компания "Форд" выпускает много моделей автомобилей и двига-
телей к ним,и без указания модели ценность этих сведений сразу
Ьезко уменьшается. Похоже на то, что здесь работает антиреклама -
бросить тень на компанию в целом.
Что же касается Национального совета по безопасности на
транспорте , то для нас это не только полезно, но и необходимо,
учитывая печальное первенство России по авариям на дорогах.
Несколько замечаний об оформлении расчета. Он должен быть
Исполнен в соответствии с действующими нормативными документами
(37]. Графики должны выполняться на миллиметровой бумаге. Все
единицы физических величии в СИ. Список использованных источни-
ка заполняется со всеми необходимыми сведениями согласно
РОСТ 7.1 - 86.
Настоящее издание является стереотипии! по отношению к из-
данию 1991 г., в нем лишь устранены некоторые явные ошибки или
незамеченные опечатки [38].
58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУГН
I. Чудаков Е.А. Избранные труды. T.I. Теория автомобиля,- М.:
Изд-во АН СССР, 1961.- 462 с.
2. Зимилев Г.В. Теория автомобиля,- М.: Воениздат, 1957,- 454 с.
3. Фалькович Б.С. Теория автомобиля,-2-е изд..перераб. и доп,-
М.: Машгиз,1963.- 236 с.
4. Блаженнов Е.И.,Каретин Н.И. Тяговый расчет автомобиля: Методич.
пособие/ Яросл.технол.ин-т.- Ярославль,1970,- 25 с.
5. Блаженнов Е.И.,Бодров В.А.,Лящ Э.Ю. Тяговый расчет автомобиля:
Методич. пособие/ Яросл.технол.ин-т,- Ярославль, 1973,- 40 с.
6. Двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов/ А.С.Хачиян,
К.А.Морозов, В.Н.Луканин и др.; Под ред. В.Н.Луканина,- 2-е
изд.,перераб. и доп. - М.: Высш, шк., 1985,- 311 с.
7. Литвинов А.С.,Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных
свойств.- М.: Машиностроение. 1989.- 240 с.
8. ГОСТ 4754-80.Шины пневматические для легковых автомобилей.
9. ГОСТ 20993-75.Шины пневматические радиальные для легковых авто-
мобилей. Основные параметры и размеры.
10. ГОСТ 12715-83. Шины пневматические диагональные для большегруз-
ных автомобилей, строительных, дорожных и подъемно-транспортных
машин. Основные параметры и размеры.
II. ГОСТ 5513-86,Шины пневматические для грузовых автомобилей,
автоприцепов, автобусов и троллейбусов.
12. Петрушов В.А. Оценка аэродинамических качеств и сопротивлений
качению в дорожных условиях// Автомоб. пром-сть.- 1985.-
№ II,- С. 14-20.
13. Автомобиль ВАЗ-2105/ В.А.Вершигора, А.П.Игнатов, К.В.Новокшо-
нов и др,- М. : Изд-во ЦК ДОСААФ, 1982.- 223 с.
14. Автомобильные и тракторные двигатели (Теория, системы питания,
конструкции и расчет)/ Под ред. И.М.Ленина.- М.: Высш.шк.,
1969,- 655 с.
15. Краткий автомобильный справочник.- 10-е изд,перераб. и доп.-
М.: Транспорт, 1983,- 220 с.
16. Голомидов А.М. Эксплуатационные свойства автомобилей с приво-
дом на передние колеса.- М.: Машиностроение, 1986.- 112 с.
17. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комби-
нированных двигателей: Учебник для втузов по специальности
"Двигатели внутреннего сгорания"/ Д.Н.Вырубов,Н.А.Иващенко
В.И.Пвин,и др.; Под ред. А.С.0рхлина,М.Г.Круглова.-4-е изд.,
перераб. и доп,- М.: Машиностроение, 1983.- 372 с.
59
18. Демидович И.Ф. Минские магистральные тягачи с силовым агрега-
том МАИ// Автомоб. пром-сть.- 1991.- № 2.- С. 8.
19. Малинин М.А. Паросиловые автомобильные установки//Там же.-С.9.
20. Лимонад Ю. Г., Бартенев С .Л. «Петрушов В.А. Автомобиль в аэроди-
намической трубе и на дороге// Автомоб. пром-сть,- 1991. -
» I.- С. 17-19.
21. Автомобили ’’Москвич" АЗЛК-2141,21412/ В.Н.Тапинский, В.А .Мит-
рофанов, В.А.Длугоканский и др,- М.: Патриот, 1990,- 416 с.....
22. Кутенев В.Ф.,Токарев А.А. Важнейшая комплексная проблема'
автомобилестроения// Исследования, конструирование и расчет
тепловых двигателей внутреннего сгорания: Сб. науч. тр/НАМИ.-
М.,1984.- 116 с.
23. Шмвдт А.Г.,Смирнов В.А., Петров В.Б. Резервы топливной эконо-
мичности легкового автомобиля// Автомоб. пром-сть.- 1990.-
ft 10,- С. 8-10.
24. Сравнительные испытания четырех грузовых автомобилей:'Scania
Р 143/470","Mercedes 1748",'Volyo" P-I6,*’Iveco,‘I90.48//
Lastanto Омш виз ,-1989.-//12.- $.5-15.
25. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные ка-
чества автомобиля ,-М.: Машиностроение,1982.- 222 с.
26. Высоцкий М.С..Беленький Ю.Ю., Московкин В.В. Топливная эконо-
мичность автомобилей и автопоездов .-Минск: Наука и техника,
1984.- 208 с.
27. Кугель Р.В. Зарубежные автомобили.- М.: Машиностроение, 1987,-
155 с.
28. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин,-М.: Машиностроение,
1981.- 271 с.
29.. Королев В.А. .Медведев Е.Г. Теория автомобиля. Задачи и упраж-
нения: Учеб, пособие/ Яросл. политехи, ин-т.- Ярославль,
1983.- 59 с. __
3Q, Известия советов народных депутатов СССР. Л 22834.- М.- 23 окт.
1989 г.
3L За рулем,- 1990.- й 2.- С.5
32. Наука и жизнь,- 1991.- Л 4.- С. 34-41.
33. Автомобильный транспорт.- 1985.-ft 5.- С. 21.
34. За рулем.- 1991.- * 3.- С. I. С. 6.
35. Автомобильная промышленность,- 1991.- ft 4.- Q. 32.
36. Северный рабочий,- 25 июня.- Ярославль, 1989.
37. СТО ЯрПИ 701-86. Документы текстовые учебные. Требования к
оформлению.
38. Блаженнов Е.И..Долецкий В.А. Основы тягово-динамического рас-
чета автомобиля. Определение параметров двигателя: Учеб, посо-
бие/ Яросл. политехи, ин-т.- Ярославль, 1991.- 60 с.
60
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение ............................................... 4
I. Определение исходных данных.............................. 5
I.I. Уточнение задания на тягово-динамический расчет . . 5
1.2. Определение массы автомобиля, выбор размера шин . . 6
1.3. Вычисление радиуса качения колеса ................... 8
2. Расчет параметров двигателя .............................. 9
2.1. Вычисление мощности двигателя при максимальной скорости
автомобиля..............................................9
2.2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя II
2.3. Определение рабочего объема двигателя .... 16
3. Определение параметров трансмиссии .......................22
3.1. Вычисление передаточного числа главной передачи . . 22
3.2. Расчет передаточного числа первой передачи коробки
передач...................................................23
3.3. Расчет передаточных чисел промежуточных передач КП.
Вычисление общего передаточного числа трансмиссии . 24
4. Тяговый баланс автомобиля . ........................ 28
4.1. Скоростная характеристика тяговой силы на ведущих
колесах . ...................................28
4.2. Силы сопротивления движению автомобиля .... 29
4.3. Диаграмма тягового баланса автомобиля .... 30
5. Мощностной баланс автомобиля ............................33
5.1. Расчет составляющих мощностного баланса .... 33
5.2. Диаграмма мощностного баланса........................34
6. Время и путь разгона автомобиля...........................36
6.1. Динамическая характеристика автомобиля .... 36
6.2. Ускорения автомобиля. Величины,обратные ускорениям. . 37
6.3. Определение времени разгона автомобиля .... 39
6.4. Определение пути разгона автомобиля .... 41
7. Расчетная характеристика топливной экономичности автомобиля, 41
7.1. Упрощенный метод расчета топливной экономичности ... 42
7.2. Расчет топливной характеристики установившегося
движения автомобиля с помощью многопараметровой
характеристики двигателя . ...................47
Заключение . . 3...........................• • 35
Список использованной литературы ...................... 58