Теоретические основы выполнения работы

Задание №1

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Цель работы: изучение технической характеристики автомобиля, расчет и построение внешней скоростной харктеристики двигателя.

Исходные данные:

1 Автомобиль ГАЗ -2217

2 Коэффициент, учитывающий потери мощности на привод вспомогательного оборудования, принимаем К_п =0, 95.

Требуется:

1 Выписать краткую техническую характеристику автомобиля, привести подробную расшифровку модели.

2 Рассчитать значения коэффициентов приспособляемости величины мощности и крутящего момента двигателя.

3 Построить внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Теоретические основы выполнения работы

1. Техническая характеристика автомобиля

Рассмотрим краткую техническую характеристику автомобиля

ГАЗ-2217. К основным исходным данным, необходимым для дальнейших расчетов, относятся:

1.1 Марка и тип автомобиля: Газ – 2217. Марка автомобиля состовляется из букв и цифрового индекса. Буквы предстовляют собой сокращённое название завода-изготовителя ГАЗ – «Горьковский автомобильный завод».

1.2 Колесная формула: 4х2.

Колесная формула автомобиля включает общее количество колес (4 колеса) и число ведущих (2 колеса).

1.3 Число мест для сидения 9.

1.4 Собственная масса снаряженного автомобиля: 2220 кг(в том числе на переднюю и заднюю оси, соответсвтенно, 888 и 1312 кг).

Собственная масса автомобиля- масса автомобиля в снаряженном состоянии без нагрузки. Слагается из сухой массы автомобиля (не заправленный и не снаряженный), массы топлива, охлаждающей жидкости, запасного колеса, инстврумента и обязательного оборудования.

1.5 Полная масса автомобиля: 2980 кг (в том числе на переднюю и заднюю оси, соответсвенно, 1410 и 1570кг).

Полная масса автомобиля- сумма собственной массы автомобиля и массы пассажиров или груза, превозимых автомобилем.

1.6 Габаритные размеры (длинна, ширина, высота): 4840х2075х2100 мм

1.7 Максимальная скорость автомобиля-85 км/ч

1.8 Контрольный расход топлива: 14, 7л/100 км при 60 км/ч

1.9 Тип двигателя: ЗМЗ-4026, бензиновый, 4-цилиндровый, рядный.

1.10 Рабочий объем цилиндров: 2, 445 л.

1.11 Максимальна мощность двигателя: 63, 4 КВт, частота вращения коленчатого вал, соответствующая максимальной мощности 4500 об/мин.

1.12 Максимальный крутящий момент двигателя: 172 Н·м, частота вращения коленчатого вала соответсвующая максимальному крутящему моменту: 2400-2600 об/мин.

1.13 Тип коробки передач: 5-ступенчатая, механическая, трехвальная, синхронизированная.

1.14 Тип глвной передачи: одинарная, гипоидная.

1.15 Передаточные числа: коробки передач: 4, 050; 2, 340; 1, 395; 1, 000; 0, 849 раздаточной коробки: -; главной передачи: 4, 556.

1.16 Размер шин: 185/75R16C

2 Расчет внешней скорстной харктеристики двигателя

Для расчета внешней скоростной харктеристикии двигателя необходимо взять технические характеристики значения ключевых точек.

2.1 Максимальная мощность двигателя: Р_р=63.4 КВт. Частота вращения вала n_М=4500 об/мин

2.2 Максимальный крутящий момент двигателя: М_е(мах)=172 Н·м=0, 172 КН·м. Частота вращения вала n_р=2400 об/мин.

Промежуточные значения пределяются из уравнения полинома:

Р_е=Р_р[a(w_e: w_p)+b(w_e: w_p)²+c(w_e: w_p)³], (1.1)

где Р_е-текущее значение мощности двигателя, КВт;

Р_р-максимальная мощность двигателя, КВт;

w_e-текущее значение частоты вращения коленчатого вала, рад/с,

w_p-частота вращения коленчатого вала в расчетном режиме,

соответствующая максимальному занчению мощности, рад/с;

a, b, c-коэффициенты полинома.

Рассчитаем коэффициент приспособляемости по моменту:

(1.2)

(1.3)

(1.4)

Где К_м-коэффициент приспособляемости по моменту;

К_w-коеффициент приспособляемости по частоте вращения.

Коэффициент приспособляемости:

К_м=M_e(max): М_р, (1.5)

К_w=w_p: w_м, (1.6)

Где М_р-момент, соответствующий максимальной мощности.

М_р=Р_р: w_p, (1.7)

Перевод частоты об/мин в рад/с

w=π n: 30, (1.8)

Для проверки правильности расчетов коэффициентв полинов должно выполняться равенство: a+b+c=1.

Расчет характеристики Р_е=f(w_e) следует произвести для значений w_e: w_e(min), w_м, w_p и 3-4 точки, равномерно расположенные в диапазоне частоты от w_e(min) до w_p.

Значение величины крутящего момента

М_е=Р_е: w_e, (1.9)

Фактическое значение мощности и момента

Р_е(ф)=К_пР_е, (1.10)

М_е(ф)=К_пМ_е, (1.11)

Где К_п-коэффициент, учитывающий потери мощности на проивод вспомогательного оборудования, К_п=0, 95

3 Расчет внешней скоростной харктеристики двигателя автомобиля Газ – 2217

Перевод частот в рад/с:

w_м=3, 14·2400: 30=251, 2 рад/с;

w_p=3, 14·4500: 30=471, 239 рад/с;

Крутящий момент при максимальной мощности

М_р=63, 4: 471, 239=0, 135 кН·м

Коэффициент приспособляемости по моменту и по частоте врещения:

К_м=0, 172: 0, 135=1, 274;

К_w=471, 239: 251, 2=1, 875.

Коэффициенты полинома:

Проверка: 0, 915+1, 361-1, 276=1

Следовательно, расчеты коэффициентв проиведены првильно. Приведем расчеты мощности и крутящего момента для холостого хода. Миниамальная частота врещения, при которой двигатель работает устойчиво с полной нагрузкой для бензинового двигателя w_e=60 рад/с.

Р_е(60)=63, 4[0, 915(60: 471, 239)+1, 361(60: 471, 239)²-1, 276(60: 471, 239)³]=8, 618 кВт;

М_е(60)= Р_е(60): w_e=8, 618: 60=0, 144 кН·м;

Р_еф(60)= Р_е(60) ·0, 95=8, 618·0, 95=8, 187 кВт;

М_еф(60)=М_е(60) ·0, 95=0, 144·0, 95=0, 137 кН·м;

Таблица 1.1 – Расчет значений внешней скоростной характеристики

Вывод: в задании №1 мы изучили технические характеристики автомобиля Газ – 2217, построили внешнюю скоростную характеристику двигателя, рассчитали значения коэффициентов приспособляемости, величины мощности и крутящего момента двигателя в зависимости от оборотов коленчатого вала двигателя, частота вращения вала 4500 об/мин соответствует максимальной мощности двигателя 63.4 кВт. Зависимость крутящего момента двигателя от частоты вращения вала показывает нам, что крутящий момент двигателя растет до тех пор, пока не достигает своего максимального значения (172 Н·м) при частоте вращения вала 2400 об/мин, а затем уменьшает свои значения с ростом числа оборотов коленчатого вала двигателя. Максимальное значение крутящего момента достигается при небольшой частоте вращения коленчатого вала. Кривая моментов при дальнейшем увеличение падает из-за механических потерь. Т.к. кривая изменения мощности на рисунке 1.1 проходит через точку с координатами (Р_р; w_p), кривая изменения момента двигателя проходит через точку с координатами(M_e(max); w_м), то можно утверждать о правильности построения графиков и о правильности расчетов.