Расчет потребной мощности двигателя

Расчет  потребной мощности двигателя

   Мощность  двигателя определяется из условия  обеспечения  максимальной скорости движения автомобиля. Предварительно рассчитывается полный вес автомобиля по формулам:

  для грузовых автомобилей

                                                       

Вес багажа принимается равным G_b = 250 - 500 Н.

G_a= 16882 кг

    Потребная мощность двигателя при максимальной  скорости автомобиля равна . 

 

      где

      G_a- полный вес автомобиля кг, ;

        – коэффициент использования автомобиля, ;

        – коэффициент сопротивления  дороги, ;

       – КПД трансмиссии автомобиля, ;

        – коэффициент обтекаемости, ;

        – лобовая площадь автомобиля, ;

       – максимальная скорость движения. 

      кВт

               

         

      

     Максимальная  мощность двигателя определяется по   формуле 

       , кВт 

  Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. 

Расчет  начинается с определения  мощности N_еv необходимый для обеспечения движения с заданной максимальной скоростью V_max: 

;

где:

V_max - максимальная скорость (м/с), V_max=90 км/ч=25 м/с;

K_B - коэффициент обтекаемости, принимаем: К_в= 0,3 Н с² м⁴;

k_Р - коэффициент коррекции, принимаем k_Р = 0,75;

h_т – КПД трансмиссии, принимаем h_т = 0,9; 

Коэффициент дорожного сопротивления  для легковых автомобилей: 

Y_v = (0,01 – 0,02) + 6·10^-6· V²_max

                                                             

Y_v = 0,015 + 6·10^-6·25² = 0,02 

Лобовая площадь для грузового  автомобиля: 

F_A = B·H_г,                                                                                   

где:

В - колея, В = 1,8  м;

H_г - габаритная высота, Н_г = 2,4  м;

F_A =1,8·2,4 = 4,32 м²

Подставляя в  формулу (12) полученные значения по формулам (13)и(14), получаем:

 кВт. 

   Частота вращения коленчатого вала двигателя.

Частота вращения коленчатого  вала двигателя на максимальной скорости движения:

n_v = V_max·h_{n ,}                                                       

где:

       h_n - коэффициент оборотистости двигателя, для грузового автомобиля, принимаем h_n = 37;

n_v = 90·37 = 3330 мин^-1

       Построение внешней  скоростной характеристики 

     Внешняя скоростная характеристика (ВСХ) строится кинетическим методом С.Д. Лейдермана. Характеристика строится по точке А (n_N,N_e): 

      . 

     Крутящий  момент: . 

     Таблица 1. Результаты расчёта ВСХ.

 

 

 
 

Рисунок 3. Внешняя скоростная характеристика 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Расчёт  КПД трансмиссии 

     КПД трансмиссии можно определить по формуле: 

       

     где М_г – гидравлические потери,

     i_тр – передаточное число трансмиссии,

     М_е – крутящий момент,

      - коэффициент учета влияния нагрузки.

     

     где к – число пар цилиндрических шестерён,

     е – число пар конических шестерён,

     m – число карданных шарниров.

     Принимаем: к=2, е=1, m=2, тогда 

     При работе двигателя с полной нагрузкой величина М_г в несколько раз меньше произведения М_е^.i_тр, поэтому их отношением можно пренебречь, тогда  

         Расчёт передаточного отношения главной передачи 

       

     где n_N – 3200 об/мин,

     i_к =1 – передаточное отношение КПП,

     V_N – скорость автомобиля при максимальной мощности, для грузового автомобиля

       

           Расчёт передаточных чисел КПП 

     Расчёт  выполняем из условия, что передаточное число прямой передачи равно 1. Количество передач в КПП примем 4, так как при таком количестве передач коробка имеет небольшие габариты и наиболее полно используется мощность ДВС. 

        Расчёт передаточного отношения 1-ой передачи 

     Так как на первой передаче скорость движения автомобиля мала, то сила сопротивления воздуха Р_в=0, и преодоление сопротивления движения без использования инерции автомобиля. Тогда сопротивление дороги оценивается общим коэффициентом дорожного сопротивления : для грузовых автомобилей , то передаточное отношение 1-ой передачи находим по формуле: 

 принимаем i₁=6,72. 

     Во  избежание проскальзывания колёс  по дорожному покрытию необходимо соблюдать  условие: 

      , 

     где - максимальная тяговая сила 

      . 

     G_сц=G₂=7900 кг – вес приходящиёся на ведущие колёса автомобиля,

      - коэффициент сцепления колеса  с дорогой.

      - для асфальтобетонного покрытия,

      кг.

     3479<6320, следовательно проскальзывание отсутствует.

     Принимаем окончательно i₁=6,72. 

           Расчёт передаточного числа остальных передач КПП

     Имеем i₁=6,72, i₄=1. 

      ,

     

       

     Таким образом, принимаем: i₁=6,72, i₂=3,56, i₃=1,89, i₄=1.

 

              Тяговая характеристика автомобиля 

     Из  предыдущих расчётов имеем:

     Передаточные  числа коробки: i₁=6,72, i₂=3,56, i₃=1,89, i₄=1;

     Передаточное  число главной передачи: i_гп=6,73;

     Радиус  колеса: r_к=0,476 м;

     КПД трансмиссии:

     Тяговая характеристика автомобиля – это  изображение в виде графика зависимость  силы тяги от скорости автомобиля. Скорость автомобиля на различных передачах  в зависимости от числа оборотов: 

       

     Сила  тяги на различных передачах в  зависимости от крутящего момента: 

       

     Таблица 2. Результаты расчёта скорости автомобиля и силы тяги.