148019 (Расчет тягово-скоростных свойств трактора и автомобиля), страница 2

Для автомобилей сельскохозяйственного назначения с механической ступенчатой трансмиссией количество основных передач не превышает 5…6.

Последняя передача прямая, т.е. привод главной передачи осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя.

1.5.1 Выбор передач автомобиля

Передаточное число i_тр трансмиссии автомобиля:

i_тр=i_к∙i_о ,

где: i_к – передаточное число коробки передач; i_o – передаточное число главной передачи.

Передаточное число главной передачи:

i_o=0,105∙r_к∙n_v/V_max=(π∙n_v/30∙V_max)∙r_к ,

где: r_к – расчетный радиус ведущих колес, м; n_v – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности и максимальной скорости движения автомобиля. n_v=2100 мин^-1.

i_o=(3,14∙2100/30∙24)∙0,495=4,35

Передаточное число трансмиссии на первой передаче:

i_тр1=D_{l max}∙G∙r_к/M_{к max}∙η_{тр l} ,

где: D_{l max} – максимальный динамический фактор, допустимый по условиям сцепления ведущих колес автомобиля.

i_тр1=0,49∙187091,8∙0,495/1391,5∙0,876=35,74

D_{l max}=φ_сц∙λ_к ,

где: φ_сц – коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, в зависимости от дорожных условий φ_сц=0,5…0,75. λ_к – коэффициент нагрузки ведущих колес автомобиля; λ_к=0,65…0,8.

D_{1 max}=0,7∙0,7=0,49

М_{к max} – максимальный крутящий момент двигателя (Н∙м); G – полный вес автомобиля, Н. η_тр – КПД трансмиссии автомобиля на первой передаче.

,

где: η_х=0,95…0,97 – КПД двигателя при холостом прокручивании коленчатого вала; η_ц=0,98…0,985 – КПД цилиндрической пары шестерен; η_к=0,975…0,98 - КПД конической пары шестерен; n_ц и n_к – количество цилиндрических и конических пар, участвующих в зацеплении на первой передаче.

η_{тр 1}=0,96∙0,98²∙0,975²=0,876 ,

В первом приближении при предварительных расчетах передаточное число автомобиля будем подбирать по принципу геометрической прогрессии, образуя ряд:i_o,i_o∙q,…i_тр1, где q – знаменатель прогрессии; подсчитаем его по формуле:

где: z – число передач.

=1,7

Посчитаем КПД трансмиссии остальных передач.

i_тр2= i_тр1/q

i_тр2=35,74/1,7=21,11

i_тр3=21,11/1,7=12,47

i_тр4=12,47/1,7=7,37

i_тр5=7,37/1,7=4,35

1.5.2 Построение регуляторной характеристики дизеля в функции от частоты вращения

На оси абсцисс отметим три характерные точки, соответствующие n_н, n_{x max}, n_{Mк max}, через которые проведем вертикальные штрихпунктирные вспомогательные линии. Значение максимальной частоты вращения холостого хода n_{x max} определим по формуле:

n_{x max}=[(2+δ_p)/(2-δ_p)]∙n_н ,мин^-1 ,

где: δ_р – степень неравномерности регулятора δ_р=0,05…0,08.

n_{x max}=[(2+0,065)/(2-0,065)]∙2100=2241 мин^-1

Частота вращения при максимальном крутящем моменте:

n_{Mк max}= n_н/K_об , мин^-1 ,

где: K_об – коэффициент приспособляемости двигателя по частоте вращения. K_об=1,3…1,6.

n_{Mк max}=2100/1,45=1448 мин^-1.

Возьмем точки n_i от 1448 через 163 в количестве 6 шт.

Промежуточные значения мощности N_ei найдем из выражения:

N_ei= N_eн∙(0,87+1,13∙n_i/n_н- n_i²/ n_н²) ∙n_i/n_н , кВт.

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1448/2100-1448/2100²)∙1448/2100=211

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1611/2100-1611/2100²)∙1611/2100=229,7

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1774/2100-1774²/2100²)∙1774/2100=244,7

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1937/2100-1937²/2100²)∙1937/2100=255,3

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙2100/2100-2082,4²/2100²)∙2100/2100=260,7

Строим график N_e=f(n). Значения крутящего момента M_кi посчитаем по формуле:

M_кi=9550∙ N_ei/ n_i , Н∙м.

M_кi=9550∙211/1448=1391,5

M_кi=9550∙229,7/1611=1361,5

M_кi=9550∙244,7/1774=1317,1

M_кi=9550∙255,3/1937=1258,5

M_кi=9550∙260,7/2100=1185,6

M_кi=9550∙0/2241=0

Текущие значения N_ei и n_i берем из графика N_e=f(n). Для построения зависимости G_т=f(n) определим значения G_т на характерных режимах. На номинальном режиме:

G_тн=g_ен∙ N_eн/10³ , кг/ч,

G_тн=225∙260,7/1000=58,7

где g_ен – номинальный удельный эффективный расход топлива (г/кВт∙ч). g_ен=225 г/кВт∙ч. При работе на максимальном скоростном режиме:

G_тх=0,27∙G_тн , кг/ч.

G_тх=0,27∙58,7=15,8

На режиме M_{к max} (n_{Mк max}) рассчитаем по формуле:

G_{т Mк max}=1,1∙G_тн∙К_м/К_об , кг/ч,

G_{т Mк max}=1,1∙58,7∙1,16/1,45=51,8

где: К_м – коэффициент приспособляемости по моменту (К_м=М_{к max}/М_кн). К_м=1362,5/1170=1,16

Полученные значения откладываем на графике и условно соединяем прямыми линиями. Для построения регуляторной и корректорной ветвей зависимости g_e=f(n) подсчитываем по промежуточным значениям.

g_ei=G_тi∙10³/ N_ei , г/кВт∙ч.

g_ei=52,2∙1000/211=247,5

g_ei=55∙1000/229,7=239,5

g_ei=56,2∙1000/244,7=229,7

g_ei=57,3∙1000/255,3=224,5

g_ei=58,7∙1000/260,7=225

g_ei=15,8∙1000/0=∞

Таблица 1.

1.5.3 Универсальная динамическая характеристика автомобиля

Динамическая характеристика автомобиля иллюстрирует его тягово-скоростные свойства при равномерном движении с разными скоростями на разных передачах и в различных дорожных условиях.

Из уравнения тягового баланса автомобиля при движении без прицепа (P_кр) на горизонтальной поверхности (α=0), разность сил будет равна:

P_к-P_w=G∙(ψ±δ_вр∙j/g)

Разность сил (P_к-P_w) пропорциональна весу автомобиля. Поэтому отношение (P_к-P_w)/G характеризует запас силы тяги, приходящийся на единицу веса автомобиля. Этот измеритель динамических, в частности тягово-скоростных свойств автомобиля, называется динамическим фактором D автомобиля. Таким образом, динамический фактор автомобиля:

D=(P_к-P_w)/G=[(M_к∙i_тр∙η_тр)/r_к-k_w∙ρ_в∙F∙V²]/G

где G – вес автомобиля.

Динамический фактор автомобиля определяется на каждой передаче в процессе работы двигателя с полной нагрузкой при полностью открытой дроссельной заслонке.

Динамический фактор на первой передаче будет равен:

D=[(1391,5∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2²]/187282,7=0,49

D=[(1361,5∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,2²]/187282,7=0,479

D=[(1317,1∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,5²]/187282,7=0,464

D=[(1258,5∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,7²]/187282,7=0,443

D=[(1185,6∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,9²]/187282,7=0,417

D=[(0∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙3,1²]/187282,7=0

Динамический фактор на второй передаче будет равен:

D=[(1391,5∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙3,4²]/187282,7=0,289

D=[(1361,5∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙3,8²]/187282,7=0,283

D=[(1317,1∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙4,2²]/187282,7=0,273

D=[(1258,5∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙4,6²]/187282,7=0,261

D=[(1185,6∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙4,9²]/187282,7=0,246

D=[(0∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙5,3²]/187282,7=-0,001

Динамический фактор на третьей передаче будет равен:

D=[(1391,5∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙5,8²]/187282,7=0,17

D=[(1361,5∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙6,4²]/187282,7=0,166

D=[(1317,1∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙7,1²]/187282,7=0,161

D=[(1258,5∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙7,7²]/187282,7=0,153

D=[(1185,6∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙8,4²]/187282,7=0,144

D=[(0∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙8,9²]/187282,7=-0,002

Динамический фактор на четвертой передаче будет равен:

D=[(1391,5∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙9,8²]/187282,7=0,099

D=[(1361,5∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙10,9²]/187282,7=0,096

D=[(1317,1∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙12²]/187282,7=0,092

D=[(1258,5∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙13,1²]/187282,7=0,087

D=[(1185,6∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙14,2²]/187282,7=0,081

D=[(0∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙15,1²]/187282,7=-0,006

Динамический фактор на пятой передаче будет равен:

D=[(1391,5∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙16,5²]/187282,7=0,053

D=[(1361,5∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙18,4²]/187282,7=0,05

D=[(1317,1∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙20,3²]/187282,7=0,046

D=[(1258,5∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙22,1²]/187282,7=0,042

D=[(1185,6∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙24²]/187282,7=0,036

D=[(0∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙25,6²]/187282,7=-0,017

D=ψ±δ_вр∙j/g – при неустановившемся движении (j≠0);

D=ψ – при установившемся движении (j=0).

Динамический фактор зависит от скоростного режима – частоты вращения коленчатого вала двигателя n и включенной передачи. Графическое изображение зависимости D=f(V) на разных передачах называют динамической характеристикой автомобиля. Между скоростью V и частотой вращения n коленчатого вала двигателя существует зависимость:

V=2∙π∙r_к∙n/i_тр .

Скорость на первой передаче будет равна:

V=2∙3,14∙0,495∙1448/35,74=2 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1611/35,74=2,2 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1774/35,74=2,5 м/мин