Расчет процесса разгона автомобиля на компьютере
Методическое пособие - Транспорт, логистика
Другие методички по предмету Транспорт, логистика
? автомобиля:
= f0 (1 + k V2),(2)
где f0 - коэффициент сопротивления качению при низкой скорости. Значение f0 указывается в задании на курсовой проект. Обычно принимают коэффициент f0 = 0,015. На чистой, ровной, сухой дороге и при применении шин с низким сопротивлением качению f0 снижается до 0,01. На дороге в неудовлетворительном состоянии f0 увеличивается до 0,03. Коэффициент k отражает влияние скорости V автомобиля на сопротивление качению. Значение k обычно принимают 0,000144 с2/м2. При скорости автомобиля менее 22…25 м/с (80…90 км/ч) влиянием скорости можно пренебречь.
1.2 Сила сопротивления подъему
Сила сопротивления подъему зависит от угла подъема дороги i, рад. Обычно угол i имеет небольшую величину, и значение i называют коэффициентом сопротивления подъему. Силу Pi - сопротивления подъему вычисляют по формуле:
= iG.(3)
1.3 Сила сопротивления воздуха
Сила сопротивления воздуха зависит от обтекаемости автомобиля, лобовой его площади и скорости:
= k F V2,(4)
где k - коэффициент обтекаемости в Нс2/м4; F - лобовая площадь автомобиля (площадь Миделя) в м2; V - скорость автомобиля в м/с.
Произведение k F называют фактором обтекаемости W. Значения коэффициентов обтекаемости и площади автомобилей различного типа приведены в табл. 1.
Таблица 1 Значения коэффициента обтекаемости k, площади F и фактора обтекаемости для автомобилей различного типа
Тип автомобиляk, Нс2/м4F, м2W, Нс2/м2Легковой, с закрытым кузовом0,2…0,351,6…2,80,3…0,9Легковой, с открытым кузовом0,4…0,51,5…2,00,6…1,0Грузовой0,6…0,73,0…5,01,8…3,5Автобус0,25…0,44,5…6,51,0…8,6Гоночный0,13…0,151,0…1,30,13…0,182. Расчет тяговой силы
Тяговая сила на колесах создается двигателем автомобиля. Двигатель вырабатывает мощность и развивает крутящий момент, который через трансмиссию подводится к ведущим колесам.
2.1 Расчет мощности и крутящего момента двигателя
При включенной передаче двигатель связан с колесами автомобиля через трансмиссию. Угловая скорость w вращения коленчатого вала связана со скоростью V движения автомобиля выражением:
= V iтр/rко,(5)
где: w - значение угловой скорости коленчатого вала в рад/с; iтр - передаточное число трансмиссии (безразмерное), rко - радиус качения колес в ведомом режиме в м. Радиус качения предварительно вычисляют по размерам применяемых на автомобиле шин.
Передаточное число iтр вычисляют как произведение передаточных чисел редукторов:
тр = iкп iрк iо iкр,(6)
где передаточные числа: iкп - коробки передач; iрк - раздаточной коробки; iо - главной передачи; iкр - колесного редуктора. Значения чисел берут из технической характеристики автомобиля, или используют другие значения.
Наибольшую мощность двигателя Ne в Вт при заданной частоте w вычисляют по формуле Лейдермана:
u = w/wN; Ne = Nmax (A u + B u2 - C u3) 1000,(7)
где: Nmax - максимальная мощность в кВт; u - относительная частота вращения коленчатого вала (безразмерная); wN - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности; A, B, C - коэффициенты.
Значения коэффициентов A, B, C зависят от типа двигателя. Они указаны в табл. 2.
Таблица 2 Коэффициенты формулы Лейдермана
Тип двигателяABCБензиновые111дизельные 4-х тактные0,51,51
При разгоне автомобиля с места сцепление включено, и двигатель не имеет жесткой связи с колесами. Для расчета задают постоянную угловую скорость wтр вращения коленчатого вала и постоянную мощность двигателя. Это соответствует постоянным положениям педалей подачи топлива и сцепления. Скорость wтр ограничивают значением (0,5…1) wN, мощность ограничивают значением (0,4…0,8) Ne, где Ne вычисляют по формуле (7) для w = wтр.
По формуле (7) вычисляется наибольшая мощность, соответствующая внешней, скоростной характеристики двигателя. Двигатель редко работает в режиме наибольшей мощности. Обычно мощность двигателя меньше, что учитывается коэффициентом KN использования мощности. При разгоне автомобиля двигатель работает в неустановившемся режиме, и его мощность снижается: KN = 0,7…0,9. Часто водитель не подает полный газ и двигатель работает в режиме частичных нагрузок, тогда принимают KN = 0,1…0,5.
Часть мощности двигателя расходуется на привод вспомогательных агрегатов. Эти затраты мощности учитываются коэффициентом: Kв = 0,88 … 0,92, где меньшие значения относятся к грузовым автомобилям.
Фактическая мощность Nд, вырабатываемая двигателем, снижается:
д = Kв KN Ne,(8)
где Nд в ваттах.
Крутящий момент двигателя зависит от мощности Nд и скорости w:
= Nд/w,(9)
где Me - крутящий момент в Нм.
.2 Расчет тяговой силы и ускорения автомобиля
Часть мощности затрачивается на работу трения в трансмиссии. Для учета потерь используют коэффициент полезного действия трансмиссии hтр.
Для легковых автомобилей значение hтр составляет 0,88 … 0,93, а грузовых - 0,8 … 0,86.
Потери мощности учитывают при расчете тяговой силы:
к = hтр Ме iтр/rко,(10)
По рассчитанным выше силам сопротивления движению вычисляют ускорение автомобиля:
= (Pк - Pf - Pi - PW)/(M d), (11)
где M - масса автомобиля в кг, d - коэффициент учета вращающихся масс (безразмерный).
Коэффициент d предварительно вычисляют вручную для режима движения автомобиля накатом, и для каждой включенной передачи по формуле: d = 1,03 + a iкп, где a = 0,05 … 0,07, - для легкового автомобиля, и a= =0,04…0,06 - для грузового автомобиля. При движении накатом п?/p>