Автомобили малого класса местного сообщения с разработкой сцепления

      Распределение полной массы по осям автобусов местного сообщения принимается как у автомобилей группы Б.

      После подстановки числовых значений параметров в зависимость (2.1) получаем:

кг;

m₁=3220кг;  m₂=3675кг.

2.1.2. Выбор шин и  определение радиуса  колеса

     Выбор пневматических шин производится по наиболее нагруженным колесам автомобиля с учетом номенклатуры шин, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью.

      Характеристики  шин зарубежного производства приводятся в информационных изданиях ЦНИИТЭИАвтопрома и различных справочных изданиях.

      Динамический  радиус r_д колес автомобиля-прототипа в первом приближении принимается равным статистическому радиусу r_ст и определяется по формуле:

,      (2.2)

        где r_д – динамический радиус колеса, м;

     d – диаметр обода колеса (определяется из обозначения шины), м;

     B – ширина профиля шины (определяется из обозначения шины), м;

λ_ш – относительная радиальная деформация профиля (принимается λ_ш=0,89…0,9).

      Размер  шин 205/75 R17,5.

      Радиус  качения определяется экспериментально. При отсутствии экспериментальных данных в соответствии с ГОСТ 17393-82 «Шины пневматические среднегабаритные. Основные параметры и размеры» радиус качения среднегабаритных тороидных шин при скорости движения автомобилей V_a=60 км/ч принимается равным:

- для диагональных шин;   (2.3)

- для радиальных шин;    (2.4)

      Нагрузка  на одно колесо определяется по формуле:

,      (2.5)

        где М – максимальная нагрузка на ось автомобиля.

После подстановки числовых значений параметров в зависимость (2.5) получаем:

.

      Исходя  из максимальной нагрузки на колесо, выбираем шины размером 260-508Р и диски радиусом 20 дюймов. Динамический радиус колеса равен:

r_д= 0,485м.

2.1.3. Коэффициент полезного действия трансмиссии

     Коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД) характеризует потери мощности при ее передачи механизмами трансмиссии от первичного вала коробки передач ведущих колес.

      КПД механической трансмиссии равен  произведению коэффициентов полезного действия входящих в трансмиссию механизмов, т.е.

,     (2.6)

        где η_тр – КПД трансмиссии;

            η_кп – КПД коробки передач (принимается η_кп=0,96…0,98);

            η_кр – КПД колесного редуктора (принимается η_кр=0,96…0,98);

            η_кар – КПД карданной передачи (для одного карданного шарнира

     принимается η_кар=0,995; ν – число карданных шарниров);

     η_о – КПД главной передачи (принимается η_о=0,93…0,97).

     После подстановки числовых значений параметров в зависимость (2.6)  получаем:

.

2.1.4. Коэффициент обтекаемости и площадь лобового сопротивления

      Коэффициент обтекаемости k_в равен силе сопротивления воздуха, действующей на 1м² лобовой площади автомобиля при скорости движения 1 м/с.

      Коэффициент обтекаемости зависит от формы кузова и угла натекания потока воздуха; определяется продувкой натурных образцов или моделей автомобилей в аэродинамических трубах.

      В проектных расчетах при отсутствии экспериментальных данных значения коэффициента обтекаемости выбирают из диапазонов характерных для современных автомобилей определенного типа и назначения (автобусы с вагонной компоновкой k_в=0,35…0,40 Н∙с²/м⁴).

      Площадь лобового сопротивления F_в равна площади проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси. В проектных расчетах площадь лобового сопротивления определяют приближенно по выражению:

      (2.7)

где F_в – площадь лобового сопротивления, м²;

В_г – наибольшая ширина автомобиля (определяется по компоновочной схеме автомобиля-прототипа), м;

H_г – наибольшая высота автомобиля (определяется по компоновочной схеме автомобиля-прототипа), м;

α –  коэффициент заполнения площади  (для легковых автомобилей принимается α=0,78…0,80, для грузовых автомобилей и автопоездов α=0,75…0,90).

     После подстановки числовых значений параметров в зависимость (2.7)  получаем:

;

k_в=0,35 Н∙с²/м⁴.

2.2. Расчет параметров  двигателя

      Расчет  параметров двигателя является одним  из наиболее ответственных этапов тягового расчета, т.к. установка двигателя  с избыточной или недостаточной   мощностью приводит к снижению эффективности автомобильных перевозок.

      Параметры двигателя определяют из условия  обеспечения движения автомобиля с заданной максимальной скоростью по дороге с заданным коэффициентом суммарного сопротивления.

2.2.1. Параметры, выбираемые в ходе расчета двигателя

      При расчете параметров двигателя необходимо выбрать и оценить:

1. частоту вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности n_N;
2. коэффициенты приспособляемости по моменту (k_м=M_кмах/ M_кN) и по частоте вращения (k_ω=n_N/n_M, где M_кмах, n_M – максимальный крутящий момент и соответствующая и соответствующая частота вращения, M_кN, n_N – крутящий момент при максимальной мощности и соответствующая частота вращения);
3. коэффициент λ – отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля с максимальной скоростью n_v к частоте вращения при максимальной мощности n_N;
4. коэффициент учета потерь мощности двигателя k_N.

Значения  частоты вращения n_N коэффициентов приспособляемости k_м и k_ω выбирают из конструктивных соображений с учетом статистических данных по выпускаемым в нашей стране и за рубежом двигателям, близким по классу к двигателю автомобиля-прототипа.

            Основным критерием  правильности выбора частоты вращения проектируемого двигателя является соответствующая этой частоте средняя скорость поршня V_п, которую подсчитывают по формуле:

,     (2.8)

         где V_П – средняя скорость поршня, м/с;

S_П – ход поршня (принимают равным или близким к ходу поршня двигателя автомобиля-прототипа), м;

            n_N – частота вращения двигателя при максимальной мощности, мин^-1.

      Подсчитанное  значение средней  скорости поршня должно находится в пределах 10…15 м/с для бензиновых двигателей или 9…11 м/с для дизельных двигателей. Если значение V_П выходит из указанных пределов, необходимо скорректировать значение частоты n_N.

      Диапазоны изменения коэффициентов приспособляемости  k_м и k_ω для дизельных двигателей составляют:

      Отношение частот вращения двигателя при максимальной скорости и максимальной мощности (коэффициент λ) для дизельных двигателей изменяется в следующих пределах:

      Коэффициент учета потерь мощности k_N отражает потери мощности на привод вспомогательного оборудования и потери, связанные с отличием условий работы двигателя на автомобиле от стендовых. Коэффициент изменяется в зависимости от условий эксплуатации и режима работы двигателя. В проектных расчетах можно принимать:

     После подстановки числовых значений параметров в зависимость (2.8)  получаем:

.

2.2.2. Мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля

      Мощность  двигателя при максимальной скорости движения автомобиля определяется исходя из уравнения мощностного баланса по выражению:

,    (2.9)

     где N_eV – мощность двигателя при максимальной скорости движения    автомобиля, кВт;

            V_amax – максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;

            η_тр – КПД трансмиссии;

            m_a – полная масса автомобиля, кг;

            g – ускорение свободного падения (g = 9,81), м/с²;

ψ_v – коэффициент суммарного сопротивления дороги при движении    автомобиля с максимальной скоростью;

            k_B – коэффициент обтекаемости;

            F_B – площадь лобового сопротивления, м².

     После подстановки числовых значений параметров в зависимость (2.8)  получаем:

.

2.2.3. Максимальная мощность двигателя

      Максимальная  мощность двигателя определяется по формуле С.Р. Лейдермана:

,     (2.10)

         где N_emax – максимальная мощность двигателя, кВт;

N_eV – мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, кВт;

λ – отношение частоты вращения двигателя при максимальной скорости к частоте при максимальной мощности;

a, b, c – коэффициенты, значения которых зависят от типа и конструкции двигателя.

      Коэффициенты a, b, c для дизельных двигателей подсчитываются по формулам А.С. Литвинова:

   (2.11)

      Для расчетов дизельных двигателей принимают: a=0,53, b=1,56, c=1,09.

     После подстановки числовых значений параметров в зависимость (2.11), (2.10) получаем:

;

.

2.2.4. Внешняя скоростная характеристика двигателя

      Внешняя скоростная характеристика является основой  технического задания на проектирование нового двигателя. Расчет ее ведется  по уравнениям вида:

,   (2.12)

,     (2.13)

         где N_e – текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;

            M_k – текущее значение крутящего момента двигателя, Н∙м;

n_e – текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1;

N_emax – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт;

n_N – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, мин^-1;

a, b, c – постоянные коэффициенты (определяем по формуле (2.11)).