Определение максимальной эффективной мощности двигателя

Определение мощности двигателя, необходимой для движения АТС с максимальной скоростью

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

Выбор шин и определение радиуса колеса

Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности для двигателей различных типов

Таблица 2.6

Выбор частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности

КПД механической трансмиссии

Таблица 2.5

Выбор КПД трансмиссии

КПД механической трансмиссии ηтр принимают в зависимости от типа АТС и типа главной передачи (таблица 2.5 [1]).

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя необходимо также задать частоту вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности nN, об/мин (таблица 2.6) [2].

Размер шин и радиус колеса выбирают по соответствующему стандарту в зависимости от наибольшей нагрузки на колесо и максимальной скорости движения автомобиля.

Нагрузку на одно колесо моста Pк, кг, рассчитывают по формуле:

где Мi – нагрузка на мост, кг; Zi – число колес на мосту.

Затем, с учетом заданной максимальной скорости движения АТС, по ГОСТ 4754-97 и ГОСТ 5513-97 выбирают параметры шин: обозначение, статический радиус, максимально допустимые нагрузку и скорость.

В дальнейших расчетах динамический радиус колеса и радиус качения принимают равными статическому радиусу.

Скоростной характеристикой двигателя называют графическую зависимость эффективной мощности, крутящего момента, часового и удельного расходов топлива от частоты вращения коленчатого вала.

Различают внешнюю (при полной подаче топлива) и частичные скоростные характеристики. Внешняя скоростная характеристика является основой для оценки тягово-скоростных и ряда других эксплуатационных свойств.

Мощность двигателя, необходимую для движения АТС с максимальной скоростью Nv, кВт, определяют по формуле:

где g – ускорение свободного падения, м/с2; f – коэффициент сопротивления качению; Vmax – максимальная скорость движения АТС, м/с, ηтр – КПД трансмиссии (0,96).

Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2 [2].

Коэффициент сопротивления качению f, при движении с максимальной скоростью (Va > 15 м/с) определяют по формуле:

где f0 – коэффициент сопротивления качению для скоростей движения Va < 15 м/с.

Коэффициент сопротивления качению для скоростей движения Va < 15 м/с [2]:

- легковых АТС и автобусов – f0 = 0,015;

- грузовых АТС и автопоездов – f0 = 0,02.

Максимальную эффективную мощность двигателя Ne max, кВт, рассчитывают по формуле:

где а, b, c – коэффициенты Лейдермана, зависящие от типа и конструкции двигателя;

– отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости к частоте при максимальной мощности.

Коэффициенты Лейдермана а, b, с для двигателей без ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала (малофорсированные бензиновые двигатели) определяют по формулам:

где Mз – запас крутящего момента, %.

Запас крутящего момента Mз, определяют по формуле:

где Км – коэффициент приспосабливаемости двигателя по моменту.

Коэффициент приспосабливаемости двигателя по моменту Км, рассчитывают по формуле:

где Mе max – максимальный крутящий момент двигателя, Н·м;

MN – крутящий момент при максимальной мощности, Н·м.

Для двигателей с ограничителем максимальной частоты вращения коленчатого вала (все дизели и высокофорсированные бензиновые двигатели грузовых автомобилей и автобусов) коэффициенты Лейдермана a, b, c рассчитывают по формула:

где Kn – коэффициент приспосабливаемости двигателя по частоте.

Коэффициент приспосабливаемости двигателя по частоте Kn, определяют по формуле:

где nN – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, об/мин; nм – частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, об/мин.

Как правило, в выполненных конструкциях [2]:

- бензиновых двигателей – Км = 1,10÷1,35; Kn = 1,5÷2,5;

- дизелей – Км = 1,10÷1,15; Kn = 1,45÷2,0.

После определения коэффициентов Лейдермана необходимо проверить полученные значения на соответствие условию:

Если условие (*) выполняется, то коэффициенты рассчитаны верно.

Отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости к частоте при максимальной мощности [2]:

- для дизелей – ;

- для бензиновых двигателей без ограничителя – ;

- для бензиновых двигателей с ограничителем – .