Построение экономической характеристики автомобиля

Построение топливно-экономической характеристики

Существует несколько способов построения топливно-экономической характеристики автомобиля:

• по результатам дорожных испытаний;

• по результатам стендовых испытаний;

• приближенный расчетный способ.

В первом и втором случаях топливно-экономическая характеристика строится на основании экспериментальных данных, тогда как при использовании третьего способа она может быть построена при отсутствии экспериментальных данных. Рассмотрим расчетный способ построения топливно-экономической характеристики автомобиля.

В соответствии с этим способом удельный эффективный расход топлива определяется по формуле

где g_N — удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/(кВт-ч); k_ω — коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от угловой скорости коленчатого вала двигателя; k_И — коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя.

Удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности для бензиновых двигателей составляет 300. 340 г/(кВт-ч), а для дизелей — 220. 260 г/(кВт-ч).

Коэффициент &_и определяется в зависимости от степени использования мощности двигателя И:

Коэффициенты k_ω и k_И могут быть также найдены по специальным графикам, представленным на рис. 4.3.

Коэффициент k_ω определяется в зависимости от отношения ω_e/ω_N угловых скоростей коленчатого вала двигателя при текущем и максимальном значениях мощности:

Расчет и построение топливно-экономической характеристики выполняют в такой последовательности:

•задают коэффициент сопротивления дороги ψ;

•выбирают пять-шесть значений угловой скорости коленчатого вала двигателя ω_e в диапазоне от ω_min до ω_mах;

•для выбранных значений ω_eопределяют отношения ω_e/ω_N (значение ω_N известно) и по полученным отношениям находят значения k_ω;

•для выбранных значений со₆ определяют соответствующие скорости движения автомобиля v и для этих скоростей по заданному коэффициенту сопротивления дороги ψ находят мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления дороги N_д и воздуха N_в;

•по внешней скоростной характеристике двигателя для выбранных значений ω_e определяют эффективную мощность двигателя N_е или для соответствующих скоростей движения по графику мощностного баланса находят значения тяговой мощности N_т на ведущих колесах;

•по известным значениям мощностей N_д + N_в и N_е (или N_Т) для каждого значения ω_e (или v) определяют степень использования мощности двигателя И и по полученным значениям находят k_и;

•по найденным значениям коэффициентов k_ω и k_и определяют удельный эффективный расход топлива g_e;

•по полученным значениям g_e находят путевой расход топлива q_п для дороги с заданным коэффициентом сопротивления ψ, для чего используют уравнение расхода топлива при равномерном движении автомобиля.

Повторив приведенные ранее расчеты для других коэффициентов сопротивления дороги ψ, строят топливно-экономическую характеристику автомобиля.

Источник

Курсовая работа: Тяговый и топливно-экономический расчет автомобиля

Министерство образования Российской Федерации

Петрозаводский Государственный Университет

Кафедра “Механизации сельского хозяйства”

Курс “Тракторы и автомобили”

“Тяговый и топливно-экономический расчёт автомобиля”

Пояснительная записка к курсовой работе

Выполнил: студент гр. 43203

1. Выбор параметров двигателя

1.2 Передаточное число главной передачи автомобиля

1.3 Передаточное число 1 передачи коробки передач

1.4 Передаточные числа промежуточных передач

2. Тяговый расчёт автомобиля

2.1 График тягового баланса

2.2 График баланса мощности

2.3 График динамического фактора

2.4 График ускорений

2.5 График времени разгона

2.6 График пути разгона

3. Топливно-экономический расчёт автомобиля

Технические характеристики автомобиля

Двигатель и его системы

Список использованных источников

Курсовая работа является самостоятельной работой студента, завершающей изучение расчетного курса «Тракторы и автомобили» и подводящей к дипломному проекту по специальности.

Цель курсовой работы:

Обобщение и углубление знаний, полученных при изучении расчётного курса «Тракторы и автомобили»;

2. Закрепление навыков в использовании методов определения показателей эксплуатационных свойств автотракторной техники.

Задачи курсовой работы:

1. Закрепление знаний по конструкции автомобиля;

2. Развитие навыков в использовании специальной литературы и других источников;

3. Стимулирование творческой инициативы студента в изучении и применении расчётных приёмов;

4. Развитие умения критически оценивать полученные данные и сопоставлять их с результатами других работ.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части.

Используемые методические указания написаны с учетом разработок кафедры «Трактора и автомобили» СПГАУ, кафедры «Трактора и автомобили» МГАУ им. Горячкина, ЛИФ ПетрГУ.

1. Грузоподъемность автомобиля-, Н

2. Максимальная скорость автомобиля-, км/ч (м/с)

3. Удельный расход топлива при максимальной мощности-, г/кВт*ч

4. Частота вращения коленчатого вала двигателя

1 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ АВТОМОБИЛЯ

Подбор осуществляется исходя из условия движения с максимальной скоростью по хорошей дороге:

, кВт

— полный вес автомобиля, Н;

— собственный вес автомобиля, Н;

– коэффициент использования автомобиля,;

– коэффициент сопротивления дороги, ;

– КПД трансмиссии автомобиля,;

– коэффициент обтекаемости,;

– лобовая площадь автомобиля, ;

– максимальная скорость движения.

— грузоподъёмность автомобиля:

, Н

, Н

, кВт

Максимальная мощность двигателя

, кВт

, кВт

Максимальная частота вращения вала двигателя определяется из соотношения:

, об/мин

, об/мин

Чтобы получить точки для построения кривой внешней характеристики двигателя проектируемого автомобиля, воспользуемся формулой профессора Хлыстова:

, кВт

– текущее значение частоты вращения вала двигателя, при которых определяется мощность;

— коэффициент, .

Полученные значения сведём в таблицу № 1

Крутящий момент двигателя определим при тех же значениях частоты вращения вала n из соотношения:

, Н*м

Полученные значения крутящего момента двигателя сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Мощность и крутящий момент двигателя.

По данным таблицы 1 строим графики внешней характеристики двигателя

и .

1.2 Передаточное число главной передачи автомобиля

Скорость движения автомобиля выражаем через число оборотов в минуту двигателя n:

, м/с

– диаметр качения колеса, м;

– передаточное число главной передачи;

– передаточное число коробки передач.

Значение определяем из условия движения автомобиля с заданной максимальной скоростью на прямой передаче коробки передач, т.е. при :

Для вычисления необходимо знать размер шин проектируемого автомобиля.

Подбор шин производим исходя из нагрузки, приходящейся на колесо автомобиля. При определении нагрузки на колесо руководствуемся таким распределением веса гружёного автомобиля по осям: для автомобилей с колёсной формулой 6×4 нагрузка на переднюю ось:

Выбираем шины: 215-380 (8,40-15), наружный диаметр 810-5 мм.

Диаметр качения колеса определяем из формулы:

, м

– коэффициент смятия шины, ;

– коэффициент увеличения диаметра шины при накачивании, .

Вычисляем передаточное число главной передачи, по формуле 7:

1.3 Передаточное число 1 передачи коробки передач

Передаточное число на 1 передаче определяем из условия движения по наиболее тяжёлой дорог при коэффициенте сопротивления . Из уравнения тягового баланса известно, что при условиях движения:

1.4 Передаточные числа промежуточных передач

Передаточные числа первой и прямой передач известны. Определим промежуточные числа для четырёх ступенчатой коробки передач:

;

2 ТЯГОВЫЙ РАСЧЁТ АВТОМОБИЛЯ

Тяговый расчёт автомобиля включает в себя построение графиков:

· тягового баланса;

· баланса мощности;

· динамического фактора;

· ускорений автомобиля;

· времени разгона;

· пути разгона.

Значения входящих в формулы величин и коэффициентов мы берём из первой части данного расчёта.

2.1 График тягового баланса

При построении исходим из уравнения тягового баланса. При установившемся движении:

,

— тяговое усилие на ведущих колёсах, Н;

— сила сопротивления дороги, Н;

— сила сопротивления воздуха, Н;

– радиус колеса, м.

Подставляем числовые значения и результаты расчёта сводим в таблицу 2

сила сопротивления дороги, Н

сила сопротивления воздуха, н

Необходимо отметить, что:

· здесь и далее расчёты производятся для всех передач коробки автомобиля при частотах вращения вала двигателя, соответствующих таблице 1;

· момент двигателя и мощностьберётся из той же таблицы;

· параметры автомобиля берутся из первой части расчёта.

2.2 График баланса мощности

Из уравнения баланса мощности известно, что:

или как при установившемся движении:

,

— мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт;

— мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт;

– эффективная мощность двигателя, кВт;

– мощность, затрачиваемая на трение в трансмиссии, кВт;

– мощность на ободе ведущего колеса, кВт.

Данные произведённых расчётов сводим в таблицу 3.

Мощность затрачиваемая на сопротивление воздуха, кВт

Мощность затрачиваемая на сопротивление дороги, кВт

Мощность на ободе колеса, кВт

На графиках тягового баланса и баланса мощности точка пересечения кривой усилия или мощности на ободе колеса с кривой суммарной силы сопротивления или с кривой суммарных потерь мощности характеризует максимальное значение скорости при данном коэффициенте сопротивления дороги.

2.3 График динамического фактора

Построение графика динамического фактора производим на основании уравнения динамического фактора:

, Н

Подсчёты по формуле 10 сводим в таблицу 4.

На график наносим так же значения динамического фактора по сцеплению:

, Н

– сила сцепления колёс с дорогой, Н;

– коэффициент сцепления на сухой дороге.

Подсчёты сводим в таблицу 4.

Сила сопротивления воздуха, н

Динамический фактор по сцеплению

2.4 График ускорений

Данный график показывает величину ускорения, которую может иметь проектируемый автомобиль при различной скорости движения на каждой передаче при условии движения по дороге, характеризуемой коэффициентом Ψ.

Ускорение определим по формуле:

, м/с 2

g – ускорение силы тяжести;

δ – коэффициент учёта вращающихся масс, определяемый с достаточной точностью на всех передачах по формуле:

Для грузовых автомобилей принимаем: ;

Коэффициент учёта вращающихся масс:

· Первая передача:

· Вторая передача:

· Третья передача:

· Четвёртая передача:

Результаты подсчёта ускорений сведём в таблицу 5 и по данным этой таблицы построим график.

2.5 График времени разгона

Из курса теории известно, что время разгона автомобиля при изменении скорости от V₁ до V₂ :

, с

Это интегральное уравнение решим графически, для чего построим вспомогательный график величин, обратных ускорениям:

, с 2 /м

Результаты подсчёта величин, обратных ускорениям сведём в таблицу 5 и по данным этой таблицы построим график.

Зададимся масштабом шкал и на этом вспомогательном графике.

Масштаб , тогда m₁ =0.2;

Масштаб , тогда m₂ = 0.2

В итоге общий масштаб времени 1мм 2 = 0,2*0,2 = 0,04

Задаваясь на вспомогательном графике пределами приращения скорости , определим величину F_n каждой элементарной площади, ограниченной кривыми , в пределах приращения скорости. Умножить эту площадь на масштаб времени, определим время разгона:

, с

Разбивая всю площадку на достаточно большое (не менее 10) число площадок, получим ряд значений Т, которые сведем в таблицу 6. При расчете времени разгона определяем до , так как при

.

По данным таблицы 6 построим график времени разгона автомобиля.

2.6 График пути разгона

График пути разгона так же, как и график , служит для характеристики приемистости автомобиля. Методика его построения подобна предыдущей.

, м

Это интегральное уравнение также решим графически. Для этого, в качестве вспомогательного используем график пути разгона.

Так, если масштаб Т 1с= 1мм, то m₃ = 1; масштаб V 1м/с = 10мм, то m₄ = 0,1, а масштаб

Определяя величину каждой элементарной площади F и умножая ее на масштаб пути, получим путь автомобиля, пройденный им за время приращения времени :

Результаты подсчета сведем в таблицу 7.

По данным таблицы 7 строим график пути разгона автомобиля.

Источник