Расчет тягового агрегата

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УГИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ИМПЕРАТОРА ПЕТРА I»

АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ  ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

 

 

 

Курсовая работа

 

 

 

 

Выполнил студент:

 

Проверил преподаватель:

.

 

 

 

 

Воронеж 2011

1. ТЯГОВЫЙ  РАСЧЕТ НОВОГО АВТОМОБИЛЯ

1.1Исходные  данные

1.Грузоподъемность m_г, =2500 кг;

2.Колесная формула  и прототип К_ф 4x4;

3.Максимальная  скорость движения на прямой передаче V_max = 90 км/ч;

4.Коэффициент  дорожных сопротивлений при V_max ψv =0,025;

5.Прототип ГАЗ-66;

6.Число  передач Z =4;

7. Масса груженого прицепа  m_пр⁼ 2700     кг

8.Тип двигателя  Карбюраторный;

 

1.2. Определение основных параметров автомобиля 
1.2.1. Собственная и полная масса автомобиля

Собственная масса автомобиля

где   m_г - грузоподъемность автомобиля, кг; 
η_г, - коэффициент грузоподъемности. 

η_г =  0,8

m_г=  2500 кг

m₀ =  3125 кг

Полная  масса груженого автомобиля

m_п =m₀ + m_г+75,кг

m_п =     5700     кг

 

 

 

 

 

1.2.2. Максимальная мощность двигателя  и его внешняя скоростная характеристика

Максимальная  мощность двигателя

 

 

Где Ψ_V - коэффициент дорожных сопротивлений при V_max;

V_max - максимальная скорость движения на прямой передаче, км/ч;

η_тр - к.п.д. трансмиссии;  η_тр = 0,

G_n - вес груженого автомобиля, Н

где g - ускорение свободного падения, м/с";

G_n= 55917 Н

P_w.max - максимальное сопротивление воздуха ,при V_max, Н;

где К - коэффициент обтекаемости, Нхс²/м⁴ ; К =0,65 Нхс²/м⁴

F - площадь поперечного сечения автомобиля, м². F = 4,7м²

P_{w max}=1903,5 Н

N_{e max}= 97,1 кВт

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Частота вращения двигателя

Где n_д - частота вращения коленчатого вала при N_e._max, мин^-1;

n_н= 3200 мин^-1

а_n - коэффициент изменения частоты вращения коленчатого вала.

 

Мощность двигателя

 

a_N - коэффициент изменения мощности двигателя.

 

Крутящий момент двигателя

 

Таблица 1.1.

Результаты расчетов внешней скоростной характеристики

аn	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1
aN	0,363	0,496	0,625	0,744	0,928	1
nд,мин-1	960	1280	1600	1920	2560	3200
Ne, кВт	35,2	48,2	60,7	72,2	90,1	97,1
Мд, Нм	350,6	359,3	362,2	359,3	336,2	289,8

Характеристика  представлена на рисунке

1.2.3. Выбор размера шин

 

Принимаем по прототипу  шины размером 305-458

Радиус качения колес r_к

 

где d - наружный диаметр обода покрышки, мм;

b - ширина профиля покрышки, мм;

К_ш - коэффициент радиальной деформации шины.

 

 

 

1.2.4. Передаточные числа трансмиссии

Передаточное  число трансмиссии для высшей передачи

 

где i₀ - передаточное число главной передачи

Передаточное  число первой ступени коробки  передач определяем из условия реализации максимальной силы сцепления ведущих колес с дорогой.

 

где φ – коэффициент  сцепления; φ=0,6

G_сц - сцепной вес автомобиля, Н

 

λ_к – коэффициент нагрузки ведущих колес; λ_к=1

M_д.max – максимальный крутящий момент двигателя, H·м

M_д.max = 362,2  H·м

i_k1 = 8,1

передаточное  число второй ступени коробки  передач

где q – знаменатель геометрической прогрессии

где z – число передач.

q = 2,011

i_k2 = 4,04

 

 

 

Передаточное  число ступеней коробки передач

i_k3 = 2,01

i_k4 = 1,00

Передаточное  число трансмиссии на всех передачах

 

i_тр1 = 54,86

i_тр2 = 27,29

i_тр3 = 13,57

i_тр4 = 6,75

1.3. Расчет динамической характеристики  для порожнего автомобиля

Динамический  фактор автомобиля

где P_k – касательная сила тяги, Н

 

P_w – сопротивление воздуха, Н

G – вес порожнего автомобиля с шофером, Н

G = 31392,0 H

V – Скорость движения автомобиля, км/ч

 

значения P_k ,P_w, Д, V рассчитываем для всех значений n_д и M_д (таблица)

Пример расчета  показателей динамической характеристики для второй передачи n_д = 3200

 

Касательная сила тяги

Скорость движения автомобиля

Сила сопротивления  воздуху

Динамический  фактор

 

Таблица 1.2. Результаты расчетов динамической характеристики

для порожнего автомобиля

Передача	nд ,мин-1	Мд , Н·м	V , км/ч	Рк ,Н	Pw ,Н	Д
1	960	350,6	3,3	32476,6	2,6	1,034
		1280	359,3	4,4	33281,8	4,6	1,060
		1600	362,2	5,5	33550,2	7,2	1,069
		1920	359,3	6,6	33281,8	10,4	1,060
		2560	336,2	8,9	31134,6	18,4	0,991
		3200	289,8	П,1	26840,2	28,8	0,854
2	960	350,6	6,7	16151,9	10,5	0,514
		1280	359,3	8,9	16552,3	18,6	0,527
		1600	362,2	11,1	16685,8	29,1	0,531
		1920	359,3	13,4	16552,3	41,9	0,526
		2560	336,2	17,8	15484,5	74,5	0,491
		3200	289,8	22,3	13348,7	116,5	0,422
3	960	350,6	13,4	8032,97	42,4	0,255
		1280	359,3	17,9	8232,14	75,3	0,260
		1600	362,2	22,4	8298,52	117,7	0,261
		1920	359,3	26,9	8232,14	169,5	0,257
		2560	336,2	35,8	7701,03	301,3	0,236
		3200	289,8	44,8	6638,82	470,8	0,196
4	960	350,6	27,0	3995,11	171,3	0,122
		1280	359,3	36,0	4094,17	304,6	0,121
		1600	362,2	45,0	4127,18	475,9	0,116
		1920	359,3	54,0	4094,17	685,3	0,109
		2560	336,2	72,0	3830,03	1218,2	0,083
		3200	289,8	90,0	3301,75	1903,5	0,045

Характеристика  представлена на рис 1.2

 

 

Анализ  динамической характеристики.

1. Определите, на каких  передачах и с какой максимальной  скоростью может двигаться автомобиль (движение равномерное), если коэффициент дорожных сопротивлени и Ψ = 0,05 и 0.15. а масса равна минимальной (Г_н=1), полной (m = m_n) и с прицепом (Г_mах). При равномерном движении Ψ= Д.

При коэффициенте дорожных сопротивлений Ψ= 0,05.

Порожний автомобиль сможет работать на 4 передаче. V_max = 88км/ч

(линия A – B – C₁ ). двигатель загружен.

При полной массе (Г_н = 1,8) автомобиль сможет работать на 4 передаче.

 V_max =  68км/ч (линия A – F – G – C₂), двигатель  загружен.

При максимальной массе (Г_mах = 1,8 ) автомобиль сможет работать на 3

передаче, V_max = 22,3 км/ч (линия A – F – G – C₃). двигатель недогружен.

При коэффициенте дорожных сопротивлений Ψ= 0,15.

Порожний автомобиль сможет работать на 3  передаче. V_max = 44,8 км/ч 
(линия H – I – C₄), двигатель недогружен

При полной массе (Г_н = 1,8) автомобиль сможет работать на 2 передаче.

V_max =22,3 км/ч (линия H – J – K – C₅) двигатель недогружен

При максимальной массе (Г_mах = 2,6) автомобиль сможет работать на  2 передаче. V_max = 22,3 км/ч(линия H – M – L – C₆), двигатель недогружен

 

2. Определите  максимальные дорожные сопротивления Ψ_max, которые может преодолеть автомобиль на 1 и 2 передачах с равномерной скоростью, если автомобиль порожний и полностью загружен.

На  первой передаче порожний автомобиль может преодолеть дорожное сопротивление Ψ_mах = Д_mах = 1,069 (линия a – b)

Полностью груженый автомобиль (Г_н= 1,8) может преодолеть дорожное сопротивление :

(линия b – e – d)

На второй передаче порожний автомобиль может преодолеть дорожное сопротивление Ψ_тах = Д_mах =  0,531 (линия c – f).

Полностью груженый автомобиль (Г_н= 1,8) может преодолеть дорожное

сопротивление:

(линия f – g – h)

Полученные данные необходимо проверить с точки зрения возможности их реализации по условиям сцепления с дорогой. Условие реализации соблюдается, если Ψ_тах < Д_mах где Д_φ = φλ_к - динамический фактор по сцеплению.

Где φ - коэффициент сцепления, находится в пределах 0,5...0.7.

λ_к- коэффициент нагрузки ведущих колес, равный 1 у полноприводных автомобилей (4x4 и 6x6). а у автомобилей 4x2 и 6x4 в пределах 0.75...0.80.

Д_φ = 0,6·1=0,6

 

1 передача: порожний  автомобиль условие не выполняется       груженый автомобиль условие выполняется     2 передача: порожний автомобиль условие выполняется                 груженый автомобиль условие выполняется 

3. Определите, какие  максимальные подъемы способен преодолеть полностью груженый автомобиль на первой и второй передачах, если движение равномерное, а коэффициент сопротивления качению f = 0.05.

Максимальный подъем, который  может преодолеть полностью груженный  автомобиль на 1 передаче:

                       

Максимальный  подъем, который может преодолеть полностью груженный автомобиль на 2 передаче:

                       

 

4. Определите, какое  максимальное дорожное сопротивление может преодолевать полностью груженый автомобиль на высшей передаче при равномерном движении, и с какой скоростью.

Полностью груженый автомобиль на высшей передаче может  преодолеть дорожное сопротивление  равное:

двигаясь со скоростью V =   27 км/ч

 

2. ТЕПЛОВОЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ  ДВИГАТЕЛЯ

 

Исходные  данные

  Мощность двигателя      Ne =  97,1 кВт

Частота вращения коленвала двигателя n_Н = 3200 мин^-1

Число и расположение цилиндров (Р, V)  i = 8  V

Степень сжатия (ε= 6,0... 10,0)  ε=7,6

Диаметр цилиндра  D = 92 мм

Ход поршня S = 80 мм

Прототип  ЗМЗ-513.10

Тип двигателя Карбюраторный

2.1. ПРОЦЕСС ВПУСКА

2.1.1. Давление и температура на входе в двигатель

 

Давление  окружающей среды  p_o = 0,1 МПа

Температура окружающей среды T_o = 239 К

Давление на входе в двигатель p_к= p_o = 0,1 МПа

Температура на входе в двигатель T_k = T_o= 239 K

2.1.2. Давление остаточных газов

Давление  остаточных газов р_r=(1,05...1,25)*р_о = 0,115   МПа

 

 

 

 

 

2.1.3. Температура остаточных газов

Температура остаточных газов Т_г= 900...1100 =1000 К

 

2.1.4. Температура подогрева свежего  заряда

Величина подогрева свежего заряда  ΔТ_К = 0...20 = 10 К

 

  2.1.5. Степень сжатия

Степень сжатия ε = 7,6

 

2.1.6. Давление конца впуска

p_а = p_к - Δp_а   МПа

Где Δр_а - потери давления в процессе впуска

Δр_а = (0,05 ... 0,20)*р_к -  0,013     МПа 
Давление в конце впуска р_а = 0,088   МПа

2.1.7. Коэффициент наполнения

Коэффициент наполнения η_v =   0,806

2.1.8. Коэффициент остаточных газов

 
Коэффициент остаточных газов γ =    0,06

2.1.9. Температура конца впуска

 
Температура конца впуска Т_а = 345 К

2.2. ПРОЦЕСС  СЖАТИЯ

2.2.1. Давление конца сжатия

p_c = p_a*εⁿ¹, МПа

где n₁ - показатель политропы сжатия n₁ = 1,34

Давление  конца сжатия р_с= 1,325 МПа

2.2.2. Температура конца сжатия

Т_с = Т_а * ε^n1-1,   К

Температура конца сжатия  Т_с = 687 К