ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

 

 

Расчет мощности двигателя

Мощность двигателя, необходимая для движения автомобиля с максимальной скоростью, кВт

(2.1)

где – вес автомобиля с расчетной нагрузкой, Н;

, (2.2)

где g – ускорение свободного падения, м/с²; ; m_p – расчетная масса автомобиля, кг; – коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения (i = 0). Этот коэффициент является частным случаем коэффициента сопротивления качению f, определяемого по формуле:

, (2.3)

где – коэффициент сопротивления качению при малой скорости АТС; – дорожное покрытие: асфальто- и цементобетон в хорошем состоянии; – коэффициент коррекции скорости движения АТС; – лобовая площадь сопротивления автомобиля, м²; – коэффициент обтекаемости, ;

, (2.4)

где – коэффициент лобового аэродинамического сопротивления; – КПД трансмиссии рекомендуется выбирать:

– легковые автомобили;

= 0, 86 – полноприводные легковые;

=0, 9 – грузовые 2-осные с одинарной главной передачей;

= 0, 88 – грузовые 2-осные с двойной главной передачей;

= 0, 84 – грузовые 3-осные (с двумя ведущими осями);

=0, 9-0, 88 – автобусы 2-осные;

=0, 84 – автобусы 3-осные;

=0, 8 – полноприводные грузовые и автобусы; коэффициент коррекции; .

 

Определение максимальной мощности двигателя

 

Максимальная мощность двигателя определяется исходя из данных:

- мощность, необходимая для движения АТС с максимальной скоростью, , кВт;

- частота вращения коленчатого вала (к/в) двигателя, соответствующая максимальной мощности двигателя ;

- запас крутящего момента , Н м;

- максимальная частота вращения к/в двигателя, , мин^-1;

- частота вращения к/в при движении АТС с максимальной скоростью, , мин^-1;

- максимальная эффективная мощность двигателя, , кВт;

- максимальная мощность двигателя, , кВт;

- обороты к/в, при которых срабатывает ограничитель угловой скорости к/в, .

Для дизельного двигателя принимаются следующие значения:

,

.

Для карбюраторного двигателя с ограничителем угловой скорости к/в:

,

,

. (2.5)

Карбюраторный двигатель без ограничителя числа оборотов к/в:

,

. (2.6)

 

Построение графика внешней скоростной характеристики

Двигателя

На графике внешней скорости характеристики изображаются зависимости: и . Для этого используется эмпирическая зависимость, позволяющая по известным координатам скоростной характеристики и воспроизвести всю кривую мощности.

, (2.7)

где – мощность двигателя, кВт, соответствующая частоте вращения к/в n, мин^-1; a, b, c – эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты a, b, c определяются:

- для двигателя, не имеющего ограничителя угловой скорости к/в:

, , ; (2.8)

- для двигателя, снабженного ограничителем или регулятором угловой скорости к/в:

; (2.9)

где M₃ – запас крутящего момента, %; – коэффициент приспосабливаемости по частоте.

. (2.10)

Если в исходных данных величина запаса крутящего момента не задана, то ее следует брать равной соответствующей величине автомобиля-прототипа:

, (2.11)

где k_М – коэффициент приспосабливаемости по моменту; M_kmax – величина максимального крутящего момента; M_kN = 9550 N_mах/ – крутящий момент, соответствующий максимальной мощности двигателя, Нм; – частота вращения к/в, соответствующая N_max, об/мин.

Значение следует выбирать из диапазона:

= (0, 16.... 0, 2) . (2.12)

Значение оборотов выбирается из диапазона: n_min... n_max. Этот диапазон разбивается на участки (8... 10), желательно с постоянным шагом (необходимо иметь обороты к/в, при которых достигается максимальная мощность двигателя ( = ) и максимальный крутящий момент ( = = )). Крутящий момент рассчитывается по формуле

. (2.13)

Таблица 2.1

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Параметры	Обороты к / в n, об/мин
			…….

 

По данным таблицы 2.1 строится график внешней скоростной характеристики двигателя, включающий зависимости: N_e =f(n) и M_k =f(n).

 

Пример построения внешней скоростной характеристики

Двигателя автомобиля

 

Мощность двигателя N_v, кВт, необходимая для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью, определим, учитывая следующие данные:

G_р – вес автомобиля, соответствующий расчетной массе, H; f_v – коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения; F_лоб – лобовая площадь сопротивления автомобиля, м², F_лоб = 1, 82; с_x – коэффициент лобового аэродинамического сопротивления, с_x = 0, 46; ρ _в – плотность воздуха, кг/м³, ρ _в = 1.225 при НУ [5]; V_max – максимальная скорость движения автомобиля, м/с, V_max = 45, 56; η _тр – КПД трансмиссии, принимаем η _тр = 0–94; k_р – коэффициент коррекции характеристик двигателя, принимаем k_р = 0, 96.

Вес автомобиля, соответствующий расчетной массе, определяется по формуле (2.2).

Тогда G_р = 1200, 00·9, 81 = 11772, 00.

Коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения определяется по формуле (2.3). fo = 0, 0100 для дороги с асфальто- или цементобетонным покрытием в хорошем состоянии [3].

Тогда f_v = 0, 0100 + 7·10^(-6) ·45, 56² = 0, 0245.

На проектируемый автомобиль устанавливается двигатель дизельный с регулятором частоты вращения к/в, имеющий характерные обороты:

n_N – обороты к/в при максимальной мощности, об/мин, n_N = 4100, 00; n_M – обороты к/в при максимальном крутящем моменте, об/мин;

n_min – минимальные устойчивые обороты к/в при работе двигателя под нагрузкой, об/мин,

n_min выбираем из диапазона:

n_min = (0, 16... 0, 18)n_N = 656, 00... 820, 00, принимаем n_min = 800, 00;

n_max – максимальные расчетные обороты к/в двигателя, об/мин;

n_o – обороты к/в при срабатывания регулятора частоты вращения, об/мин;

n_v – обороты к/в при максимальной скорости движения, об/мин.

Обороты n_max, n_v, n_o составляют n_max = n_v = n_o = n_N = 4100, 00.

Зависимость N_e = f(n), аппроксимируемая формулой кубического трехчлена, построим учитывая следующие данные:

N_e – эффективная мощность двигателя, кВт;

N_emax – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт;

a, b, c – эмпирические коэффициенты;

n – обороты к/в двигателя, об/мин.

Согласно заданию на проектируемом автомобиле устанавливается двигатель дизельный с регулятором частоты вращения к/в.

Наибольшая развиваемая таким двигателем мощность N_max, кВт, составляет

N_max = (1, 0... 1, 2)N_v = 68, 08... 81, 70.

Принимаем N_max = 68, 08.

Максимальная эффективная мощность двигателя N_emax, кВт, N_emax = N_max = 68, 08.

Эмпирические коэффициенты a, b, c определяются по формулам, с учетом исходных данных получим:

М_з – запас крутящего момента, %;

k_w – коэффициент приспосабливаемости по оборотам, k_w = 1, 70.

k_m – коэффициент приспосабливаемости по моменту, k_m = 1, 16.

Тогда М_з = (1, 16 – 1)100 % = 16, 00 %,

a = 0, 8335, b = 1, 1102, c = 0, 9437.

Обороты к/в при максимальном крутящем моменте

n_M = 1, 1102·4100, 00/(2·0, 9437)= 2411, 76.

Результаты расчетов зависимостей Ne = f(n) и Mk = f(n) представим в таблице 2.2.

 

Т а б л и ц а 2.2

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: