Автомобили: эксплуатационные свойства

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО  Курский государственный технический  университет 
 
 
 

      Кафедра «Автомобили и автомобильное  хозяйство» 
 
 

Отчет по практическим занятиям по дисциплине

«Автомобили: эксплуатационные свойства» 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: ст. гр. АХ-61 Лыков И. М. 

Проверил: Козликин В. И. 
 
 
 
 
 
 

Курск 2009

 

Содержание 

Введение

 

     Стремление  к совершенствованию конструкции  и эффективному использованию автомобилей обусловливает необходимость оценки их качества.

     Автомобили  характеризуются большим количеством свойств, образующих иерархическую структуру («дерево свойств»). Принято считать, что качество является некоторым наиболее обобщенным, комплексным свойством автомобиля и рассматривается как самый высокий уровень указанной структуры. При этом под качеством автомобиля понимается совокупность всех свойств, определяющих его пригодность удовлетворять потребности в соответствии с назначением.

     Составляющие  качества - эксплуатационные свойства автомобиля (топливная экономичность, экологическая безопасность, управляемость, динамичность, устойчивость, плавность хода, проходимость) образуют следующий уровень иерархии. В свою очередь, каждое из названных свойств также может состоять из некоторого числа еще менее общих характеристик. Например, динамика автомобиля обусловлена разгонными, скоростными, тяговыми и тормозными свойствами, а его проходимость определяется опорными, сцепными свойствами и показателями профильной (геометрической) проходимости, которые располагаются на еще более низком уровне иерархической совокупности свойств.

     Эксплуатационные  свойства автомобиля отражают объективные  особенности его конструкции, проявляются в процессе эксплуатации и характеризуют возможности автомобиля при выполнении основной функции -перевозить грузы и пассажиров.

     Суждение о качестве автомобиля должно базироваться на соответствующей системе количественных показателей и характеристик. Совокупность этих измерителей должна обеспечить всестороннюю, полную и объективную оценку всех эксплуатационных свойств автотранспортных средств.

     Метод оценки качества конструкции автомобиля по значениям показателей его  эксплуатационных свойств предложен  в 1928 году академиком Е.А.Чудаковым. В  настоящее время номенклатура оценочных  показателей эксплуатационных свойств автотранспортных средств и методы их определения устанавливаются государственными (ГОСТ), отраслевыми (ОСТ) и международными стандартами и правилами (стандарты ИСО, правила ЕЭК ООН).

     Физический  смысл и содержание каждого из указанных эксплуатационных свойств  рассмотрены ниже.

     Произведем анализ и количественную оценку эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-65053. 
 

     1 Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля КрАЗ-65053

1.1 Краткая техническая характеристика автомобиля КрАЗ-65053

 
 

     Весовые параметры и нагрузки а/м:

Полная масса, кг 28000

Полная  масса, нагрузка на заднюю тележку, кг 22400

     Двигатель

Номинальная мощность, кВт / 243 / 2100

при частоте  вращения коленчатого вала, об/мин

Максимальный  крутящий момент, Нм / 1305 / 1200-1400

при частоте  вращения коленчатого вала, об/мин

     Коробка передач

Передаточные  числа на передачах 1—7,30 / 2—4,86 / 3—3,5 /4—2,48 /

      5—2,09 / 6—1,39 / 7—1,0 / 8—0,71 / ЗХ—10,46-2,99

     Колеса  и шины

Размер  шин 12.00 R20

     Общие характеристики

Максимальная  скорость не менее, км/ч  90

Угол  преодолеваемого подъема не менее, % 30

     Главная передача

Передаточное  отношение 6,154

     Раздаточная коробка

Передаточное отношение - 
 

1.2 Внешняя скоростная характеристика двигателя 

     Источником  энергии на автомобиле служит двигатель  внутреннего сгорания. Величина его мощности зависит от частоты вращения коленчатого вала, количества и состава горючей смеси в цилиндрах, опережения зажигания у карбюраторного двигателя или впрыска у дизеля и т.д. При исследовании динамичности автомобиля изменение мощности рассматривают в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, считая, что остальные параметры оптимальные,  т.е. используют скоростную характеристику двигателя. Скоростная характеристика графическое изображение зависимости мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если скоростную характеристику определяют при полном открытии дроссельной заслонки или полной подаче топлива, то ее называют внешней скоростной характеристикой.

     Внешнюю скоростную характеристику дизельного двигателя снимают при максимальной подаче топлива и отключенном всережимном регуляторе n_max= n_N.

     На  внешней скоростной характеристике двигателя отмечают следующие характерные точки :

     n_min - минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала при полной нагрузке двигателя;

     n_M - частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальному крутящему моменту двигателя M_max

     n_N - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности N_N;

     Для существующих конструкций  автомобильных  двигателей отношения n_max/n_N колеблются в следующих пределах: 1,10...1,25 — для карбюраторных двигателей без ограничителя  максимальных оборотов; 0,8...1,15 — для карбюраторных двигателей с ограничителем  и 0,9... 1,0 - для дизелей.

     Способность двигателя к преодолению кратковременных  перегрузок характеризует коэффициент приспособляемости К_M) представляющий собой отношение максимального крутящего момента М_M к крутящему моменту при максимальной мощности M_N

       (1)

     Между мощностью, крутящим моментом и частотой, вращения коленчатого вала двигателя существует зависимость:

       (2)

где  — угловая скорость коленчатого вала, 1/с.

     Внешняя скоростная характеристика двигателя  может быть рассчитана по эмпирическим зависимостям. Одной из них является формула С. Р. Лейдермана.

     Для пользования ею необходимо знать  лишь одну точку внешней скоростной характеристики с координатами N_N ,n_N. Эта формула записывается так:

       (3)

где  N_e, n_e - соответственно текущие значения эффективной мощности и частот вращения коленчатого вала;

       (4)

       (5)

       (6)

     

       (7)

       (8)

       (9)

     Зная  максимальную мощность двигателя N_max, частоту вращения коленчатого вала при максимальной мощности n_N коэффициенты c₁, c₂ и c₃ , можно по формуле (3), задавшись различными значениями n_е, рассчитать соответствующие им величины эффективной мощности N_e. 

     Вычислим  промежуточные значения :

      ;

      .

     Определим крутящий момент при максимальной мощности:

      .

     Находим коэффициенты запаса по крутящему моменту  и числу оборотов:

      ; ;

      .

     Подсчитываем  значения коэффициентов Лейдермана:

     

     

     Производим  расчет N_e и M_e для каждой частоты вращения коленчатого вала и сводим результаты в таблицу: 

     

      . 

Таблица 1 — Результаты расчета внешней скоростной характеристики

двигателя автомобиля КрАЗ-65032-040

     Вычисляем погрешность определения крутящего  момента: 

     По  данным таблицы строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (рисунок 1). 

Рисунок 1 – Внешняя скоростная характеристика двигателя

автомобиля  КрАЗ-65053

1.3 Тяговая характеристика автомобиля. Тяговый баланс 

     Тяговой характеристикой называют зависимость  тягового усилия на ведущих колесах от скорости автомобиля, построенную для всех его передач. Тяговая характеристика определяется расчетным или экспериментальным путем. Исходной точкой служит внешняя скоростная характеристика двигателя. Так как она определяется при полном открытии дроссельной заслонки или полной подаче топлива (дизели) на установившихся режимах, то и тяговая характеристика будет соответствовать установившимся режимам и максимальным тяговым возможностям автомобиля.

     По  величинам эффективных крутящих моментов по формуле

       (10)

находят тяговые усилия на ведущих колесах,  а по частоте вращения коленчатого вала рассчитывают соответствующие скорости автомобиля

       (11)

     где i_k - передаточное число коробки передач; i₀ - передаточное число главной передачи; - механический КПД трансмиссии; r_k - радиус качения колеса (кинематический). В нормальных условиях эксплуатации на дорогах с твердым покрытием пробуксовка и скольжение колес сравнительно невелики, и радиусы колеса статический, динамический и кинематический практически мало   отличаются друг от друга. Поэтому для расчетов, не требующих большой точности, берут некоторые средние величины радиуса колеса, который называют рабочим или просто радиусом колеса. Этот радиус, обозначенный через r_k, вычисляют по формуле

       (12)

где  — коэффициент деформации шины;

     г₀ — свободный радиус

       (13)

где d₀ — посадочный диаметр шины на диск;

     Н_ш — высота профиля шины.

     Дифференциальное  уравнение движения автомобиля является его тяговым балансом, связывающим силы движущие с силами сопротивлений.

       (14)

где  — сила сопротивления качению автомобиля;

       — сила сопротивления подъему;