Определение основных параметров и расчет машин

 

Теоретические сведения и расчетные формулы

В случае движения автомобиля на подъём сила тяги должна быть достаточной для преодоления возникающих сопротивлений движению. Расчет тягового баланса автомобиля:

 

 (1.1)

 

где: - Сила тяги груженного автомобиля, Н;

 – Сила сопротивления качению колес автомобиля на прямом горизонтальном участке пути (сопротивление качению по деформации шин и дороги, трение шин о покрытие), Н;

 – Сила сопротивления движению на подъемах и уклонах, Н;

 – Сила сопротивления воздуха, Н;

- Сила инерции, возникающая при разгоне автомобиля, Н.

Нами рассматривается случай равномерного движения автомобиля. Это позволяет исключить составляющую из уравнения (1.1). Так как автомобиль работает в разных условиях, где рабочие скорости в невелики (не более 60 км/ч), величиной также пренебрегаем, тогда:

 

.

 

Сила тяги автомобиля. Н:

 (1.2)

 

где: N – эффективная мощность двигателя, кВт, которая приводится в технических характеристиках машин (таблица 1.1);

-скорость движения автомобиля. км/ч);

 – КПД передачи между двигателем и ведущими колесами; для автомобиля, =0.85…0.95.

 

Таблица 1.1. Техническая характеристика внедорожника УАЗ-3162

1	Колесная формула	4x4 (постоянный задний привод с жестко поключаемым передним мостом)
2	Количество мест	5 +4 (на откидных сиденьях в багажном отсеке)
3	Габаритные размеры, мм	4568х2080х1910
4	Дорожный просвет, мм	210
5	Глубина преодолеваемого брода, м	0.5
6	Максимальный подъём, град	30
7	Масса снаряженного а/м, кг	2040
8	Полная масса, кг	2840
9	Грузоподъёмность, кг	800
10	Максимальная скорость, км/ч	150
11	Расход топлива при 90 км/ч, л/100 км	13,4
12	Двигатель	ЗМЗ 409.10–10
13	топливо	бензин АИ-92
14	объём, л	2,7
15	мощность, л.с. (кВТ), нетто по ГОСТ 14846	128 (94,1) при 4400 об. мин.
16	MAX крутящий момент, Н.м. (кгс. м.) нетто по ГОСТ-14846	217,6 (22) при 2500 об. мин
17	Коробка передач	механическая, 5-ступенчатая, синхронизированная
18	Раздаточная коробка	двухступенчатая, косозубая
19	Тормозная система	передние тормоза – дисковые, задние – барабанные
20	Шины	225/75R16

 

Сила сопротивления качению колес автомобиля, Н:

 

, (1.3)

 

где G – масса автомобиля, кг;

Q – масса перевозимого груза, кг;

 – коэффициент сопротивления качению, который учитывает сопротивление перекатыванию колеса по покрытию.

Сила сопротивления подъему груженного автомобиля. Н:

 

 (1.4)

 

где  – уклон дороги; - угол подъема дорожного движения покрытия.

При малых углах подъема после расшифровки т принятых допущений уравнение тягового баланса для груженного автомобиля:

 

 (1.5)

 

Максимально возможный подъем при движении груженного автомобиля определяется при полном использовании мощности двигателя на всех скоростях и по условиям сцепления колес с дорожным покрытием.

Максимально возможный подъем при движении груженного автомобиля определяется при полном использовании мощности двигателя определяется по формуле:

 

. (1.6)

Сила тяги автомобиля  реализуется, в том случае, если между колесами и покрытием дороги существует достаточное сцепление, в противном случае колеса автомобиля при полном использовании начнут буксовать. Сила тяги ограничивается силой сцепления ведущих колес с дорогой:

 

,

 

или

 

 (1.7)

 

где  – сила тяги по сцеплению;

 – коэффициент сцепления;

- сцепной вес автомобиля (  – для автомобилей с ведущей осью;  – для автомобилей повышенной проходимости.

Максимально возможный подъем для груженного;

 

 (1.8).

 

Пример расчета:

Дано:

Модель автомобиля-внедорожника УАЗ-3162

Тип покрытия или грунта:

Масса перевозимого груза Q, кг: 800

 30

 50

 80

 

Решение:

1. Запишем уравнение тягового баланса для груженного автомобиля.

 

 

где: - Сила тяги груженного автомобиля, Н;

 – Сила сопротивления качению колес автомобиля на прямом горизонтальном участке пути (сопротивление качению по деформации шин и дороги, трение шин о покрытие), Н;

 – Сила сопротивления движению на подъемах и уклонах, Н;

 – Сила сопротивления воздуха, Н;

1. - Сила инерции, возникающая при разгоне автомобиля, Н.

Так же рассмотрим случай равномерного движения, и этим самым исключаем составляющую из вышеприведенного уравнения. Так же пренебрегаем величиной , тогда:

 

.

Сила тяги автомобиля. Н:

 

где: N – эффективная мощность двигателя, кВт, которая приводится в технических характеристиках машин (таблица 1.1 N=94.1 кВт при 4400 об/мин);

- скорость движения автомобиля. км/ч);

 – КПД передачи между двигателем и ведущими колесами; для автомобиля, =0.85…0.95.

Сила сопротивления качению колес автомобиля, Н:

 

,

 

где G – масса автомобиля, кг; (по таблице G =2840 кг);

Q – масса перевозимого груза, кг;

 – коэффициент сопротивления качению, который учитывает сопротивление перекатыванию колеса по покрытию (по таблице 1.2 для сухого асфальтобенной дороги f=0.015 ) тогда:

Сила сопротивления подъему груженного автомобиля. Н:

 

где  – уклон дороги; - угол подъема дорожного движения покрытия.

При малых углах подъема после расшифровки т принятых допущений уравнение тягового баланса для груженного автомобиля:

 

 

или

 

.

 

Найдем максимально возможный подъем движении груженного автомобиля на скоростях, указанных в исходных данных:

а) Максимально возможный подъем при движении руженного автомобиля определяется при полном использовании мощности двигателя определяется по формуле:

Решение:

1. Запишем уравнение тягового баланса для груженного автомобиля.

 

 

тогда

откуда

Сила тяги автомобиля  реализуется, в том случае, если между колесами и покрытием дороги существует достаточное сцепление. Сила тяги ограничивается силой сцепления ведущих колес с дорогой:

 

,

 

или

 

 

где  – сила тяги по сцеплению;

 – коэффициент сцепления;

- сцепной вес автомобиля (  – для автомобилей с ведущей осью;  – для автомобилей повышенной проходимости.

Максимально возможный подъем для груженного вычисляем по формуле (1.8):

.

 

тогда

откуда

 

.