Характеристика базового транспортного средства

 

Рисунок 3.2- Зависимость коэффициента использования грузоподъемности контейнера от варианта укладки тарно-штучного груза

 

С учетом выражения (3.1) строится зависимость  изменения коэффициента использования  грузоподъемности автомобиля при перевозке  груза в контейнере по формуле, результат  представлен в таблице 3.1:

 

γ = ,         (3.2)

 

где n_к – количество контейнеров, вмещаемых в кузов автомобиля; q_н – номинальная грузоподъемность автомобиля 4,5 т.

На рисунке 3.3 представлена зависимость  изменения коэффициента использования  грузоподъемности автомобиля при перевозке  груза в контейнере.

 

 

 

Рисунок 3.3 - Зависимость  изменения коэффициента использования  грузоподъемности автомобиля при перевозке  груза в контейнере

 

 

4. Определение центров масс транспортного средства, груза и нормальных реакций дороги

 

Рисунок 4.1 – Определение  центра масс транспортного средства

 

Значения абсцисс центров  масс ТС и груза (рисунок 4.1) определяются по формулам:

 

,        (4.1)

      

где, Х_О – абсцисса центра масс ТС (ЦМО) в снаряженном состоянии, м; G_О – вес ТС в снаряженном состоянии, т; G_О2 – часть веса ТС в снаряженном состоянии, приходящаяся на заднюю ось (тележку), т; L – база ТС, м.

 

,     (4.2)

где, Х_А – абсцисса центра масс (ЦМА) груженого автомобиля, м; Х_Г – абсцисса центра масс груза (ЦМГ), м; G_Г – вес груза в кузове автомобиля, т.

 

Ординату центра масс ТС в снаряженном состоянии  можно  рассчитать из соотношения h_О ≈ 1,5r_к, где r_к – радиус качения колеса, м.

 

       (4.3)          

где,	d	– посадочный диаметр, дюймы (in);
	В	– ширина профиля шины, мм;
	N	– отношение высоты к ширине профиля шины, мм;
	λ	– деформация шины, λ = 0,80-0,90.

 

Нормальные  реакции дороги на заднюю ось:

 

         (4.4)

где,  G_А – вес груженого автомобиля, т.

Нормальные реакции  дороги на переднюю ось:

 

         (4.5)

Таблица 4.1 – Результаты расчетов

Наименование величины	Условное обозначение	Единицы измерения	Значение
Ордината центра масс ТС в снаряженном состоянии	h0	м	0,99
Абсцисса центра масс ТС	ХО	м	2,08
Абсцисса центра масс груженого  автомобиля	ХА	м	2,73
Реакция дороги на переднюю ось	RТ1	т	12,19
Реакция дороги на заднюю ось	R2	т	5,8

 

 

5 Определение  аэродинамических параметров транспортного  средства

 

Аэродинамические параметры  ТС характеризуются величиной равнодействующей элементарных сил, распределенных по всей поверхности автомобиля. Равнодействующая называется силой сопротивления  воздуха. Точку приложения этой силы называют метацентром автомобиля:

 

         (5.1)

 

где, Р_В – сила сопротивления воздуха, Н; К_В – коэффициент обтекаемости, для грузовых автомобилей К_В =0,6 – 0,7 Нс²/м⁴; F – лобовая площадь ТС, для грузовых автомобилей F = 3 – 5 м²; V – скорость автомобиля, м/с. Результаты вычислений по формуле (5.1) представлены в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 – Результаты расчетов

V	КВ	F	РВ
10	0,65	4	260
20	0,65	4	1040
30	0,65	4	2340
40	0,65	4	4160
50	0,65	4	6500
60	0,65	4	9360
70	0,65	4	12740
80	0,65	4	16640
90	0,65	4	21060

 

 

С учетом выражения (рисунок 5.1) строится зависимость Р_В = f(V).

Рисунок 5.1 – Функциональная зависимость  Р_В = ¦(V)

 

Из рисунка 5.1 видно что  при увеличении скорости движение возрастает сила сопротивления движению соответственно затрачивается большая часть  мощности автомобиля, из этого следует  что надо выбрать наиболее оптимальную  скорость движения которая позволит эффективное маневрирование, безопасность движение и меньшее время доставки.

 

6 Расчет тяговой и динамической  характеристик

 

При ускоренном движении часть энергии  затрачивается на разгон вращающихся  деталей автомобиля. Эта часть  энергии учитывается коэффициентом d учета вращающихся масс ТС/

 

  ,        (6.1)

где, J_Д – момент инерции маховика и связанных с ним деталей двигателя и сцепления, J_д=0,22 кгм²; J_К – момент инерции колеса, J_к=0,954 кгм²; i_ТР – передаточное число трансмиссии; h_ТР – кпд трансмиссии, h_ТР =0,922.

Таблица 6.1 - Результаты расчета  выражения (6.1)

Передаточное число	d	№ передачи
6,55	1,257703	1
3,09	1,077146	2
1,71	1,041289	3
1	1,030873	4

 

Тяговая и динамическая характеристики рассчитываются с учетом данных внешней  скоростной характеристики двигателя, эксплуатационных параметров ТС и дороги

Тяговая характеристика

,         (6.2)

где:

М_е = ¦(n_е);          (6.3)

,         (6.4)

где V – скорость, м/с.

С учетом выражения 6.1 строится зависимость d = ¦ (номер передачи).

 

Рисунок 6.1 – Функциональная зависимость d = ¦

На основании выражений (6.2), (6.3) и (6.4) строится зависимость Р_Т = f(V) для каждой передачи (рисунок 6.2).

Динамическая характеристика

Рисунок 6.2 – Функциональная зависимость Р_т = f(V)

 

,         (6.5)

где,  значения Р_Т и Р_В берутся соответственно из графиков Р_Т = f(V) и Р_В = f (V), G_а – вес автомобиля, Н, т.е. вес в кг умножается на 9,8.

Для определения максимальной скорости ТС на прямой передаче, на графике Д = ¦(V) (рисунок 6.3) строится кривая Р_СУ = ¦(V) (рисунок 6.4).

,        (6.6)

где, ¦ - коэффициент сопротивления качению,

,         (6.7)

Где, ¦_О = 0,014 – 0,018, V – скорость, м/с.

На основании выражений (6.2), (6.3) и (6.4) строится зависимость Р_Т = ¦(V) для каждой передачи (рисунок 6.2).

Рисунок 6.3 – Функциональная зависимость Д = ¦ (V)

 

Для определения максимальной скорости транспортного средства на прямой передаче, необходимо найти  точку пересечения графиков Д = ¦ (V) и Р_СУ = ¦ (V) (см. рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 – Функциональная зависимость Д = ¦V) и Р_СУ = ¦(V)

Строим график зависимости  коэффициента сопротивления качению ¦ от скорости автомобиля V.

Рисунок 6.5 - Зависимости  коэффициента сопротивления качению  от скорости автомобиля

 

Таблица 6.2 - Результаты расчетов выражений (6.2 – 6.7)

	Pт	Пер.ч.	ме	V, м/с	ne	Ga, кг	Рв	Д	f	Рсу
Pт1	2287,5379	6,55	250	1,62	800	32000	3,166936	0,071387	0,016028	0,016137
	2470,5409		270	2,44	1200		1,781401	0,077149	0,016063	0,016125
	2562,0424		280	3,25	1600		3,166936	0,079965	0,016113	0,016221
	2699,2947		295	4,06	2000		4,948337	0,084198	0,016176	0,016346
	2699,2947		295	4,87	2400		7,125605	0,08413	0,016253	0,016498
	2562,0424		280	5,69	2800		9,698741	0,079761	0,016345	0,016678
	2470,5409		270	6,09	3000		11,13376	0,076856	0,016396	0,016779
	2379,0394		260	6,50	3200		12,66774	0,073949	0,01645	0,016886
Рт2	1079,1591	3,09	250	3,01	800	3200	2,720648	0,033639	0,016097	0,01619
	1165,4918		270	4,52	1200		6,121459	0,03623	0,016218	0,016428
	1208,6582		280	6,02	1600		10,88259	0,03743	0,016387	0,016761
	1273,4077		295	7,53	2000		17,00405	0,039263	0,016605	0,017189
	1273,4077		295	9,03	2400		24,48584	0,039029	0,016871	0,017712
	1208,6582		280	10,54	2800		33,32794	0,036729	0,017185	0,018331
	1165,4918		270	11,29	3000		38,25912	0,035226	0,01736	0,018675
	1122,3255		260	12,05	3200		43,53038	0,033712	0,017548	0,019044
Рт3	597,20455	1,71	250	4,79	800	3200	6,876165	0,018448	0,016244	0,016481
	644,98091		270	7,18	1200		15,47137	0,019672	0,01655	0,017082
	668,86909		280	9,58	1600		27,50466	0,020043	0,016978	0,017923
	704,70136		295	11,97	2000		42,97603	0,020679	0,017528	0,019005
	704,70136		295	14,36	2400		61,88549	0,020088	0,0182	0,020328
	668,86909		280	16,76	2800		84,23302	0,01827	0,018995	0,02189
	644,98091		270	17,95	3000		96,69607	0,017134	0,019438	0,022762
	621,09273		260	19,15	3200		110,0186	0,015971	0,019912	0,023694
Рт4	349,24242	1	250	7,56	800	3200	17,14026	0,010378	0,016609	0,017199
	377,18182		270	11,34	1200		38,56558	0,010582	0,017371	0,018697
	391,15152		280	15,12	1600		68,56103	0,010081	0,018438	0,020795
	412,10606		295	18,90	2000		107,1266	0,009531	0,019809	0,023491
	412,10606		295	22,68	2400		154,2623	0,008058	0,021485	0,026788
	391,15152		280	26,46	2800		209,9681	0,005662	0,023466	0,030683
	377,18182		270	28,35	3000		241,0349	0,004255	0,02457	0,032856
	363,21212		260	30,23	3200		274,2441	0,00278	0,025751	0,035178

7 Расчет ускорения

 

Ускорение ТС рассчитывают для каждой передачи в зависимости  от скорости по формуле:

 

J = .                       (7.1)

Значения элементов, входящих в выражение (7.1), берутся из зависимостей Д = ¦ (V), ¦ = ¦(V) и d = ¦ . Данная зависимость представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Функциональная зависимость J= ¦ (V)

 

Таблица 7.1 - Ускорение ТС

Передача	j	V
Рт1	2,348737	1,421653
	2,348666	1,705983
	2,348581	1,990314
	2,348484	2,274644
	2,302289	2,558975
	2,244559	2,843305
	2,163774	3,127636
	1,990805	3,411966
Рт2	1,316463	2,635361
	1,316201	3,162433
	1,315893	3,689505
	1,315536	4,216577
	1,288612	4,743649
	1,255009	5,270721
	1,208099	5,797793
	1,108099	6,324865
Рт3	0,812477	4,189643
	0,811806	5,027571
	0,811012	5,8655
	0,810097	6,703428
	0,792096	7,541357
	0,769733	8,379285
	0,738765	9,217214
	0,67375	10,05514

 

 

Таблица 7.1 - Ускорение ТС (окончание) .

Рт5	0,336281	8,936508
	0,333205	10,72381
	0,329571	12,51111
	0,325377	14,29841
	0,312618	16,08571
	0,297298	17,87302
	0,277415	19,66032
	0,24096	21,44762

 

 

8 Расчет скоростной характеристики

 

Скоростная характеристика автомобиля рассчитывается, используя  зависимость J= ¦(V). На рисунке 8.1 представлен фрагмент графика ускорения, где шаг интегрирования:

Рисунок 8.1 – График ускорений  автомобиля: П₁ , П₂ – моменты переключения передач

ΔV = (V_i+1 – V_i)         (8.1)

Согласно формуле 8.1 рассчитаем значение ΔV, м/с, для каждой точки (рисунок 8.1):

Тогда для каждого шага время разгона:

_,          (8.2)

 

где,

j_ср = 0,5(j_i + j_i+1).         (8.3)

 

Откуда время разгона  на конкретной передаче

 

t_рi = ∑ Δt_рi.          (8.4)

 

В этом случае конечное значение t_р будет соответствовать времени разгона на конкретной передаче.  

 

          (8.5)

Путь разгона рассчитывается при допущении неизменной скорости в каждом интервале ΔV, равной среднему значению

 

V_ср = 0,5(V_i + V_i+1).        (8.6)

 

В этом случае путь, проходимый автомобилем в течении каждого  интервала времени Δt_рi, с:

 

ΔS_рi = V_срΔt_рi.         (8.7)

 

Рассчитаем согласно формуле 8.7 ΔS_рi

Полученные значения преобразовываются  в численный ряд для каждой передачи

S_рi = ∑ ΔS_рi.         (8.8)

Найдем путь, который пройдет  транспортное средство за время Δt_р1, с учетом формулы 8.8:

При построении скоростной характеристики необходимо учитывать  снижение скорости автомобиля за время  t_п переключения передач (движение накатом) и путь, проходимый за это время. В расчетах t_п принимается равным 2 с. Снижение скорости ΔV за время переключения передач рассчитывается без учета внешних сил сопротивления движению и силы тяги. Тогда замедление за период t_п:

 

J_з = 9,8 ƒ,          (8.9)

 

Снижение скорости:

 

ΔV = J_з t_п.          (8.10)

 

 

 

Определим, учитывая формулы 8.9 и 8.10, ΔV, м/с:

 

Средняя скорость за время  t_п:

 

V_{ср п} = (2V_пi – ΔV)/2,       (8.11)

 

где, V_пi – скорость ТС в момент переключения с i-й на i + 1 передачу.