![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лабораторно-дорожные испытания тягово-динамических свойств автомобиля
Лабораторно – дорожные испытания Тягово-динамических свойств автомобиля
Методические указания к лабораторной работе по курсу «Эксплуатационные свойства автомобиля»
для студентов направления 19060 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
Тольятти 2011
Черепанов Л.А., Прокопьев М.В. Методические указания по лабораторно-дорожным испытаниям тягово-динамических свойств автомобиля. Тольятти: ТГУ. – 2011. 17с. Табл.1, рис.3
Приведены теоретические основы расчета тягово-динамических свойств автомобиля и методика экспериментально-теоретического определения коэффициентов сопротивления качению и аэродинамического сопротивления, и расчета внешней скоростной характеристики двигателя и максимальной скорости автомобиля. Для студентов направления 19060 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
Утверждено научно-методическим советом АМИ ТГУ.
Тольяттинский государственный университет Автомеханический институт, 2011 Лабораторно-дорожные испытания тягово-динамических свойств автомобиля
1.Цель работы
Освоить методику проведения дорожных испытаний автомобиля, определить параметры, характеризующие сопротивление движению и тяговые свойства автомобиля, рассчитать внешнюю скоростную характеристику двигателя и максимальную скорость автомобиля.
2. Теоретические основы расчета тягово-динамических свойств автомобиля
Характер движения автомобиля определяется суммой всех внешних сил, действующих на него. Примем для упрощения, что автомобиль движется прямолинейно по ровной дороге без бокового уклона и ветра. Тогда на автомобиль будут действовать следующие продольные силы: сила сопротивления качению Fк. При движении по дорогам с твердым покрытием эта сила обусловлена потерями энергии на деформацию шины: (1) где
Вес автомобиля
где
Рис.1. Схема сил, действующих на автомобиль
При малых углах подъема дороги
Коэффициент сопротивления качению зависит от скорости автомобиля Va м/с:
где
Сила сопротивления подъему автомобиля Fп при движении под уклон направлена по ходу движения:
Поскольку встречающиеся уклоны на равнинной местности невелики, принимается уклон дороги Тогда Сила сопротивления воздуха Fв существенно влияет на тягово-скоростные свойства автомобилей, особенно при высоких скоростях движения:
где Сx - коэффициент аэродинамического сопротивления;
Коэффициент Сx увеличивается при установке на автомобиль дополнительных фар, антенн, наружного зеркала, багажника и др. Лобовая площадь для легковых автомобилей может быть приближенно вычислена по габаритной ширине Вг и высоте автомобиля Нг.
Сила тяги на колесах Fт автомобиля определяется мощностью двигателя и передаточным числом в коробке передач и главной передаче:
где
Ускорение автомобиля положительно, если сила тяги превышает общую силу сопротивления движению. Величина ускорения зависит не только от массы автомобиля, но и от момента инерции вращающихся масс: колес, двигателя, на раскручивание которых расходуется часть мощности двигателя.
Эти массы учитываются коэффициентом вращающихся масс
Где
Тогда общее уравнение движения автомобиля будет иметь вид
где Для определения коэффициента сопротивления качению
Тяговой силы нет, сопротивление воздуха на малой скорости практически отсутствует. Раскроем формулу (13):
При движении автомобиля на подъем
При движении автомобиля под уклон
Из этих формул определяется коэффициент сопротивления качению и уклон дороги:
Ускорение (замедление) автомобиля определяется экспериментально. Для вычисления коэффициента аэродинамического сопротивления автомобиля производится его выбег с большой скорости (100 км/ч), когда сопротивление воздуха достаточно велико. Сx определяется по замедлению (ускорение со знаком “-“) автомобиля при заданной скорости Va м/с, из уравнения движения.
Откуда
Сила сопротивления качению рассчитывается по формулам (3) и (4) с учетом поправки на скорость. По известной характеристике двигателя и найденным значениям вала
По силе тяги мощность и момент двигателя определяются по формулам (8), (9) и (10). Зависимость между скоростью автомобиля Va, м/с и частотой вращения двигателя
Максимальная скорость автомобиля на высшей передаче может быть определена из общего уравнения движения, если ускорение и угол подъема дороги приравнять нулю:
Это уравнение является квадратичным по Va. Скорость автомобиля удобнее определять графически с использованием формулы баланса мощности.
Строится график мощности сопротивления движению и мощности на ведущих колесах автомобиля на высшей передаче в осях N и Va
Рис.2. Мощностной баланс на высшей передаче
Обычно при максимальной скорости
Где
2.1. Исходные данные для расчета автомобиля Масса снаряженного автомобиля - 900 кг. Полезная масса - 425 кг. Лобовая площадь - 1.8 м2. Статический радиус шин - 0.26 м. Передаточные числа коробки передач и главной передачи: U1=3, 636 U2=1, 95 U3=1, 357 U4=0, 941 U5=0, 784 UГЛ=3, 94 Момент инерции одного колеса Момент инерции вращающихся масс двигателя Плотность воздуха Коэффициент полезного действия трансмиссии
2.2 Перевод величин в систему СИ Скорость Va (м/с) = Va (км/ч)/ 3, 6 Угловая частота Момент Mg (н*м) = 9, 8 * Mg (кГс*м) Мощность Ng (Вт) = 736 * Ng (л.с.)
3. Объект исследования и измерительная аппаратура Для испытания используется легковой автомобиль ВАЗ 2108, оборудованный “пятым” колесом и комплексом измерительных приборов «путь-время-скорость». 4. Методика проведения работы и обработка результатов 4.1Автомобиль при испытаниях должен находиться в технически исправном состоянии. 4.2 Испытание проводится в сухую безветренную погоду. 4.3 Для испытаний выбирается горизонтальный (или почти горизонтальный) участок шоссе с асфальтобетонным покрытием в хорошем состоянии. Длина участка должна быть не менее 500 метров. 4.4 Для определения сопротивления качению производится выбег автомобиля со скорости 10 км/ч до полной остановки с отключенным двигателем. Выбег проводится в обе стороны на размеченном участке длиной 50 м. В начале участка при скорости 10 км/ч отключается двигатель и записывается цифропечатающим устройством скорость, время и путь выбега с интервалом записи 1 с. 4.5 При движении автомобиля все окна должны быть закрыты. 4.6 Определение коэффициента аэродинамического сопротивления производится путем записи скорости и времени выбега со скорости 100 км/ч. Для этого размечается участок дороги длиной 250 м. При пересечении границы участка отключается двигатель и производится запись с скорости с интервалом 0, 5 с в течении 10 с. Выбег проводится в обе стороны. Давление в шинах не изменяется и составляет 2 кг/см2. 4.7 Разгон автомобиля с максимальной интенсивностью проводится при полной массе автомобиля 1200 кг и давлении в шинах 2 кг/см2. Начальная точка разгона отмечается на дороге. Разгон производится раздельно на каждой передаче. На выбранной передаче автомобиль подъезжает на минимально устойчивой скорости к точке начала разгона, затем включается запись скорости и времени разгона и водителем полностью открывается дроссельная заслонка. Запись показаний при разгоне на I или II передачах через 0, 5 с на III и IV- через 1 с. Начальная скорость разгона на I передаче – 4 км/ч, на II – 8 км/ч, на III – 20 км/ч, на IV – 35км/ч. Разгон производится до достижения двигателем максимальных оборотов. На IV передаче разгон идет до скорости не более 120 км/ч. Ориентировочный путь разгона на I передаче – 30 м, на II – 150 м, на III – 500 м, на IV – 1200 м. 4.8 Все заезды, отличающиеся между собой значениями факторов, направлением или режимом движения, повторяются 3…4 раза. 4.9 Обработка результатов в каждом заезде сводится к определению ускорения (замедления) автомобиля. При выбеге с малой и большой скоростей замедление определяется для одного значения средней скорости по 10 соседним точкам. На плоскости с координатами Va и t (время) наносятся все экспериментальные значения (рис.3). Отбрасываются те участки, которые имеют явно выскакивающие точки по скорости или по времени. По 10-15 соседним точкам рассчитывается среднее ускорение (замедление) автомобиля при скорости Vср:
где N – количество точек.
Va
A VA * V1, t1 * V2, t2
V3, t3 * Vср * V4. t4
* * Vi, ti * Vв * V10, t10 Б
0 t tA tср tБ Рис.3. Экспериментальные значения скорости и времени движения
По указанию преподавателя расчет замедления может быть проведён графическим путём. Для этого через экспериментальные точки (рис.3.) проводится прямая АБ таким образом, что бы все точки находились на минимальном расстоянии от нее. Замедление автомобиля есть тангенс угла
4.10 При разгоне автомобиля с максимальной интенсивностью обработка результатов заключается в определении зависимости ускорения автомобиля от скорости. По этим данным затем рассчитываются тяговая сила, момент и мощность двигателя. Сначала строится график разгона. В координатных осях скорость-время наносятся экспериментальные точки. Определяются выскакивающие значения и обрабатываются. Оставшиеся точки делятся на 6…10 частей горизонтальными прямыми, пересекающими ось скорости и делящими её на 6….10 равных отрезков в интервале от минимальной до максимальной скорости. В каждой группе точек определяется Vср по формуле (26) и ускорение jср по формуле (28) или графически. Результаты расчётов сводятся в табл.1.
Таблица 1
Рассчитываются силы сопротивления качению FК, подъем (спуску) FП, воздуха FВ, мощность сопротивления движению по горизонтальному шоссе:
Сила инерции
Сила тяги FТ, момент двигателя Mg и мощность двигателя Ng рассчитываются по формулам (21), (8), (10). По результатам расчета строится внешняя скоростная характеристика двигателя – зависимость мощности Ng и момента Мg от частоты вращения двигателя 5.Порядок проведения работ 5.1. Определить по номеру варианта (приложение I) характеристики заездов (давление воздуха в шинах, масса автомобиля, направление движения), которые выполняются каждым студентом на всех этапах работы. 5.2. Провести исследование выбега автомобиля с скорости 10 км/ч и записать на ленту печатающего устройства параметры движения. 5.3. Провести исследования автомобиля со скорости 100 км/ч и записать параметры выбега. 5.4. Провести исследование движения автомобиля в режиме интенсивного разгона на указанной передаче и записать параметры движения. 5.5 Рассчитать коэффициент сопротивления качению и угол подъема дороги по результатам выбега с малой скоростью. 5.6. Рассчитать коэффициент аэродинамического сопротивления CX. 5.7. Рассчитать ускорение как функцию скорости автомобиля по результатам разгона и заполнить табл.1. 5.8. Рассчитать внешнюю скоростную характеристику двигателя и определить максимальную скорость автомобиля. 5.9. Оформить отчет.
6. Содержание отчёта
6.1. Название работы, цепь, вариант, номер группы, фамилия исполнителей. 6.2 Четыре графика зависимости скорости движения автомобиля от времени при выбеге и разгоне, соответствующих номеру варианта, график внешней скоростной характеристики двигателя и мощностного баланса автомобиля. 6.3. Графические или аналитические расчеты ускорения автомобиля. 6.4. Расчёт коэффициента сопротивления качению 6.5. Расчет коэффициента аэродинамического сопротивления. 6.6. Таблица расчёта и график, внешней скоростной характеристики двигателя. 6.7. Определение максимальной мощности двигателя и максимальной скорости автомобиля по горизонтальному шоссе. 6.8. Выводы по работе.
7. Контрольные вопросы 1. Что является движущей силой при движении автомобиля накатом? 2. Что влияет на сопротивление качению колеса? Каковы механизмы этого влияния? 3. От чего зависит коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля? 4. Как вычисляются ускорение автомобиля по результатам испытаний? 5. Какие существуют виды испытаний для определения коэффициента аэродинамического сопротивления автомобиля CX? 6. В каких случаях автомобиль при движении накатом движется с постоянной скоростью? 7. Как определить мощность двигателя по результатам дорожных испытаний? 8. Сколько процентов мощности двигателя при разгоне автомобиля на первой передаче тратится на раскручивание вращающихся масс двигателя и колёс? 9. Как определить максимальную скорость автомобиля? СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель работы………………………………………………………. 3 2. Теоретические основы расчета тягово-динамических свойств автомобиля……………………………………………………….. 3 3. Объект исследования и измерительная аппаратура…………… 10 4. Методика проведения работы и обработка результатов………. 10 5. Порядок проведения работы ……………………………………. 13 6. Содержание отчета………………………………………………. 14 7. Контрольные вопросы…………………………………………… 14 8. Рекомендуемая литература……………………………………… 15 9. Приложение 1 (варианты расчета и номера заездов)………….. 16
Рекомендуемая литература
1. Гришкевич А.И. Автомобили: Теория/ Учебник для вузов – Минск.: Высш. школа, 1986 – 208 с. – 91 экз. 2. Литвинов А.С., Фаробин Я.Н. Автомобили: Теория эксплуатационных свойств/ Учебник для ВУЗов – М.: Машиностроение, 1989. – 240с.-70экз. 3. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин, – М.: Машиностроение, 1981. – 271с. – 14 экз. 4. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин, – М.: Машиностроение, 1990. – 352с. – 1экз. 5. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. – СПб.: БХВ –Петербург, 2006. -478 с. – 100 экз.
Приложение 1 Варианты расчёта и номера заездов P-давление воздуха в шинах; ma – масса автомобиля
Черепанов Леонид Ананьевич
Прокопьев Максим Владимирович
Черепанов Л.А., Прокопьев М.В. Теория автомобиля: Методические указания к лабораторной работе «Лабораторно-дорожные испытания тягово-динамических свойств автомобиля».
Тольяттинский государственный университет Автомеханический институт, 2011
|