Розрахунок потужності й частоти обертання колінчастого вала двигуна автомобіля

Розрахункову потужність N_t двигуна, необхідну для руху повністю навантаженого автомобіля зі сталою максимальною швидкістю V_max у заданих дорожніх умовах визначаю за формулою:

. (2.1)

де G – вага автомобіля з вантажем, Н;

V_max =23м/с – максимальна швидкість руху автомобіля на прямій передачі в заданих дорожніх умовах, км/год;

Ψ =0, 023— приведений коефіцієнт дорожнього опору;

К — коефіцієнт обтічності автомобіля. Для вантажних автомобілів приймають 0, 6...0, 75 Н × с²/см⁴;

F – площа лобового опору автомобіля, що підраховується за формулою

F = В × Н=3, 65∙ 2, 5=9, 13 м²; (2.2)

Н – габаритна висота автомобіля, м;

В – колія, м;

η _тр – механічний К.К.Д. трансмісії. Приймають для режиму максимальної швидкості рівним 0, 85...0, 90.

Після підстановки значень розрахункових параметрів знаходжу:

кВт.

При проектуванні для забезпечення необхідного динамічного параметра в області середніх експлуатаційних швидкостей руху визначають максимальну потужність двигуна за формулою:

N_{e max} = (1, 05…1, 10) N_e=1, 05∙ 185=194кВт.

Частота обертання колінчастого вала двигуна, що відповідає максимальній потужності, визначається коефіцієнтом оборотності двигуна η _n, рівним відношенню частоти обертання колінчастого вала двигуна до відповідної швидкості руху автомобіля

, (2.3)

звідси

хв.^-1

Для вантажних автомобілів коефіцієнт оборотності h_n приймають рівним у межах 30…40 відповідно до прототипу автомобіля та розрахункової максимальної потужності двигуна.

2.2 Розрахунок і побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

Для дизельних автомобільних чотиритактних двигунів з обмежником залежність ефективної потужності від частоти обертання колінчастого вала у відсотках приймають:

n % 20 40 60 80 100 110

N_e % 17 41 67 87 100 0

Таким чином, отримавши в результаті розрахунку N_{e max} і n _{Ne max} та прийнявши їх за 100%, можемо розрахувати й графічно побудувати зовнішню швидкісну характеристику для двигуна проектованого автомобіля.

На графік також наноситься крива крутного моменту двигуна, кожна точка якої визначається за формулою

, Н∙ м. (2.4)

Крива питомої витрати палива для двигуна будується на підставі таких даних:

n % 20 40 60 80 100 110

g % 110 100 95 95 100 112

За 100% питомої витрати палива при 100% п треба приймають для дизелів 240…250 г/кВт × год. Приймаю 245 г/кВт × год.

Погодинну витрату палива для кожного значення частоти обертання колінчастого вала двигуна підраховуємо за формулою

кг/год (2.5)

і також наносимо на графік швидкісної характеристики рисунок 2.1.

Таблиця 2.1– Зовнішня швидкісна характеристика

Всі розрахункові дані наноситься на графік швидкісної характеристики (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Зовнішня швидкісна характеристика двигуна

2.3 Визначення передавальних чисел трансмісії автомобіля

Передавальне число головної передачі визначають за умови забезпечення заданої максимальної швидкості руху автомобіля V_max при максимальній кутовій швидкості обертання ω _emax колінчастого вала, вищих передачах у коробці передач та роздавальній коробці.

Вищі передачі приймають за базовим автомобілем, або користуючись наступним:

- для вантажних автомобілів із дизелями – i_кв = 0, 72... 1.
- для роздавальної коробки (роздавальна коробка відсутня).

Прийнявши значення i_кв = , визначаю передавальне число головної передачі за виразом:

. (2.6)

Чисельне значення:

.

Передавальне число першої передачі i₁коробки передач визначається з необхідності подолання автомобілем найбільшого опору дороги:

. (2.7)

Чисельне значення:

.

Число ступенів коробки передач знаходять залежно від діапазону коробки D_K рівного відношенню передавальних чисел крайніх передач:

(2.8)

Приймаємо за прототипом 5-ти ступеневу коробку передач.

У випадку, коли остання передача пряма, передавальні числа проміжних передач знаходять за виразом

, (2.9)

де j – порядковий номер проміжної передачі;

n=5 – кількість передач.

Чисельні значення:

,

,

,

,

Максимальне передавальне число трансмісії

(2.10)

де i_{к max} = i_к1 – передавальне число першої передачі;

i_{дк max} – максимальне передавальне число додаткової коробки передач, за відсутності додаткової КП i_{дк max} =1.

Перевіряємо передавальне число трансмісії за умовою зчеплення ведучих коліс автомобіля з поверхнею дороги за формулою:

. (2.11)

Чисельне значення:

,

де Н.

Отже, умова виконується.

Якщо умова не виконується, то розрахунок слід повторити, зменшивши величину ψ _max та вказавши, на яких дорогах може експлуатуватися даний автомобіль.