Двигателя

При найденных значениях максимальной мощности двигателя

N_{е, max} = …кВт при частоте вращения коленчатого вала n_N = …мин^-1 и максимального крутящего момента М_е,max = …кН∙м при частоте вращения коленчатого вала n_м = …. мин^-1 определяем:

- мощность при максимальном крутящем моменте

N_{е, м} = 0,105 М_е,max n_м = …., кВт; (4.1)

- крутящий момент при максимальной мощности

…, кН∙м ; (4.2)

- коэффициенты приспособляемости к допустимой кратковременной перегрузке

… (4.3)

и уменьшению угловой скорости

…, (4.4)

а также коэффициенты

= …, (4.5)

…, (4.6)

… (4.7)

На листе формата А4 строим поле внешней скоростной характеристики двигателя, имеющей в начале координат нулевые значения n (горизонтальная шкала), N_е и G_т (левая шкала), М_е и g_е (правая шкала), по значениям N_{е, max} и М_{е, max} выбираем удобный масштаб n, N_е, и М_е и пунктирными вертикалями, проходящими через значения n ~ 600…800 мин^-1, n_м , n_N и n_хх, делим поле характеристики на интервалы:

- регуляторный от n_хх до n_N (у дизеля и карбюраторного двигателя с ограничителем n);

- корректорный от n_N до n_м;

- неустойчивой работы и заглохания под нагрузкой при n ~ 600…800 мин^-1.

В пояснительной записке составляем таблицу 4.1 и заносим в нее найденные (н), принятые (пр) или рассчитанные (р) значения.

Таблица 4.1 – Расчетная внешняя скоростная характеристика двигателя

________________

n мин-1	n < nм	nм	n > nм	n < nN	nN	n < nN	nхх
пр	н	пр	пр	н	пр	н
Nе, кВт	пр	р(4.1)	р	р	н	пр
Ме, кН∙м	р(4.1)	н	р	р	р(4.2)	р(4.1)
ge ,					р(4.10)	p
ηe					пр
Gт , кг/ч					р(4.11)
n/nN

 

Принимаем и записываем в таблицу 4.1 удобные значения n > n_м и

n < n_N, отмечаем их на графике и подставляем в формулу

…, (4.8)

в которой значения коэффициентов

а + в - с = 1 (4.9)

определены ранее по формулам (4.5) – (4.7), а К_р – коэффициент коррекции выбран по таблице 2.1.

Принимаем значение эффективного КПД двигателя η_e,N = ___ из интервала 0,35…0,42 (дизель) или 0,25…0,32 (двигатели с искровым зажиганием) с учетом уровня его конструктивного совершенствования и условий реальной эксплуатации на предприятии, качества топлива и моторного масла, применения присадок и ревитализантов. Определяем расчетом при низшей теплоте сгорания топлива Н_u =_____ МДж/кг (см.3.1) значения:

- удельного расхода топлива

… (4.10)

- часового расхода топлива

G_Т,N = g_e,N ∙ N_{е, max}∙ 10^-3 =… (4.11)

Используя ряд дискретных значений

	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
Кп	1,03	0,99	0,97	0,96	0,96	0,97	1,00	1,04

 

и ряд подобных отношений в таблице 4.1, определяем методом интерполяции значения коэффициента К_n и удельного расхода топлива

g_{e, n} = К_n∙ g_e,N, (4.12)

часового расхода топлива

G_т,n = g_e,n∙ N_е,n∙10^-3 (4.13)

и эффективного КПД

. (4.14)

Все найденные (н), принятые (пр) и рассчитанные (р) значения показателей таблицы 4.1 проверяем «на безошибочность» через их «принадлежность» кривым N_e = f(n), M_e = f(n), G_т = f(n), g_e = f(n) и η_e = f(n), находим и устраняем ошибки в найденных, принятых и расчетных значениях этих показателей созданного и эксплуатируемого автомобильного двигателя, как правило, малозависимого от шасси автомобиля – его трансмиссии, ведущих колес, несущей, управляющей, тормозной и других систем.

Энергетическая эффективность автомобиля любого класса и транспортного назначения в самом общем виде описывается формулой (3.12), содержащей в правой части только десять показателей, среди которых сомножители η_e и η_вк имеют по два нулевых значения – при минимальной и максимальной загрузке, зависимой от трансмиссии, условий (ψ) и режима (j) дорожного движения.

Трансмиссия как трансформатор, распределитель и передаточный механизм вращательного движения от двигателя к ведущим колесам предназначена для согласования их скоростных характеристик, определяющих основные показатели назначения автомобиля – его мгновенную действительную скорость υ_а , определяемую по формуле (3.2), и скоростной диапазон

. (4.15)

Это требуемое от автомобиля отношение его быстроходности к тихоходности превышает коэффициент приспособляемости двигателя (4.4) в несколько раз и при вынужденно больших значениях n_N и r_к вынуждает конструктора задавать трансмиссии функцию понижающего трансформатора – ступенчатого, бесступенчатого или комбинированного.

В современных условиях мирового роста производства и приобретения автомобилей автоконструкторы стремятся передать основные операторские функции водителя «бортовому» компьютеру и в связи с этой тенденцией автоматизируют все системы управления автомобилем, в том числе его коробкой передач – традиционно – ступенчатым трансформатором вращательного движения, имеющим ряд передаточных чисел:

1. Арифметический ряд, обеспечивающий постоянное приращение скорости при разгоне (переходе с низших передач на высшие):

Δυ_а = υ₂ – υ₁ = υ₃ – υ₂ =…= υ_n – υ_n-1 = const (4.16)

2. Геометрический ряд, обеспечивающий равенство отношений передаточных чисел коробки передач на смежных передачах:

(4.17)

3. Динамический ряд, обеспечивающий наибольшую интенсивность разгона неравенством

q₁ > q₂ > …> q_n. (4.18)

4. Гармонический ряд , обеспечивающий тягачу постоянное приращение тягового усилия при переходе с высших передач на низшие:

ΔР_кр = Р_n – P_n-1 = …= Р₂ – Р₃ = Р₁ – Р₂ = const (4.19)

5. Мощностной ряд, обеспечивающий наибольшее использование мощности двигателя на наиболее «ходовых» (часто используемых) передачах.

Мощность, подводимая (переносимая) двигателем к трансмиссии транспортного автомобиля, обычно равна мощности его двигателя N_e, а мощность трансформированная, распределенная и переносимая к ведущим колесам,

(4.20)

 

и при больших значениях ведущих моментов М_в зависит от коэффициента продольного сцепления φ_{х i} каждого ведущего колеса с дорогой и коэффициента блокировки k_б межколесного дифференциала.

Коэффициент блокировки как отношение момента трения внутри дифференциала к моменту на его корпусе (ведомом зубчатом колесе пары, в которую обычно встроен межколесный дифференциал), в обычных четырехсателлитных дифференциалах не превышает значения k_δ < 0,1, равного допустимой ВСН 24-88 разности коэффициентов сцепления φ_хi по ширине проезжей части автомобильных дорог и улиц. Однако локальное оледенение проезжей части порождает разность коэффициентов сцепления левых и правых колес Δφ_{х i} >> k_δ и превращает трансмиссию в привод только одного ведущего колеса, имеющего наименьший коэффициент сцепления φ_{х i}

и скорость υ_хв = υ_а = 0 при удвоенной дифференциалом угловой скорости 2ω_в.

При испытаниях автомобиля на стенде ведущие колеса вращают беговые барабаны и подводят к ним измеряемую мощность

, (4.21)

зависимую от полезной массы m_г и полной массы автомобиля m_а. При этом КПД двигателя, трансмиссии и ведущих колес автомобиля

(4.22)

можно измерить при разных значениях отношения m_г/m_а и определить зависимость КПД автомобиля (3.13) от перевозимой массы m_г.

Если одновременно с измерением мощности N_δ, подводимой ведущими колесами к беговым барабанам, измерять эффективную мощность двигателя

, (4.23)

то при таком эксперименте можно определить произведение КПД

. (4.24)

Раздельное измерение этих КПД возможно только после весьма трудоемкой подготовки трансмиссии к измерению «входных» и «выходных» крутящих моментов и угловых скоростей. При эксплуатации автомобилей необходимо знать и всесторонне повышать их результирующий КПД (3.12).

При поверочном динамическом расчете автомобиля реальную сумму параллельных потоков мощности (4.20) заменяем одним потоком, подобным мощности N_δ в формуле (4.24), а КПД трансмиссии определяем расчетом по формуле

, (4.25)

где η_ц и η_к – соответственно КПД цилиндрических и конических пар зубча-

тых колес и подшипников их валов; принимаем η_ц = 0,98 и

η_к = 0,97;

η_кш – КПД карданного шарнира; принимаем η_кш = 0,995;

k и l – число соответственно цилиндрических и конических пар зубчатых колес, через которые последовательно передается мощность к ведущим колесам; k = ______ и l = ______ определяем из кинематической схемы автомобиля;

m_кш – число последовательных карданных шарниров; m_кш =_____ определяем из кинематической схемы автомобиля;

N_тр,о – мощность, теряемая в трансмиссии на холостом ходу, кВт; принимаем из интервала N_тр,о = (0,03…0,05) N_e,max = _____кВт;

N_e – значения эффективной мощности согласно таблице 4.1, кВт.

 

На всех не прямых передачах постоянная часть формулы (4.25) имеет значение

η_тр = 0,98¯∙0,97¯∙0,995¯=______ ,

 

а на прямой передаче η_{тр,_} = ______.

Расчет текущих значений проводим при выполнении следующего раздела.