Тягово-динамический расчет автомобиля Урал-375Д. Тягово-динамический расчет. Тяговодинамический расчет Урал375Д

• Название: Тяговодинамический расчет Урал375Д
• Анкор: Тягово-динамический расчет автомобиля Урал-375Д
• Дата: 10.05.2022
• Размер: 161.23 Kb.
• Имя файла: Тягово-динамический расчет.docx
• Тип: Курсовая; #520470

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТИТЕТ

Кафедра тягачей и амфибийных машин

КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Теория ТССН»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
№КПКТ.2305.02.11.21.
ТЕМА: Тягово-динамический расчет Урал-375Д

Разработал:
Студент
Группа: 4КМ2

Руководитель:
Котович С.В.

МОСКВА 2021

Оглавление

1. Введение
2. Исходные данные
3. Построение внешней скоростной характеристики
3.1. Определение текущей мощности двигателя
3.2. Определение потерь мощностей в моторной установке
3.3. Определение свободной мощности двигателя
3.4. Определение свободного крутящего момента двигателя
4. Построение динамической характеристики транспортного средства
4.1. Расчет КПД и внутренних потерь в трансмиссии
4.2 Определение скоростей транспортного средства на разных передачах
4.3 Определение удельной силы тяги на ведущем колесе
4.4 Определение удельной силы тяги по двигателю
4.5. Определение сопротивления движению транспортного средства
4.6. Определение динамического фактора
4.7. Определение коэффициента сопротивления движению
4.8. Определение потребного коэффициента сцепления
5. Построение графика приёмистости транспортного средства
6. Выводы
7. Список использованной литературы
8. Приложения

1. Введение

Данная работа представляет собой проведение проверочного тягово-динамического расчета, а также построение характеристик колёсного автопоезда, состоящего из колёсной машины Урал-375Д и колёсного прицепа.

Тяговые качества колёсного поезда оцениваются на основании определения сопротивлений движению, преодолеваемых при разных скоростях.

2. Исходные данные

Марка машины: Урал-375Д

Тип движителя: колёсный

Полная масса машины: 13,025 т

Масса прицепа: 10,0 т

Полная масса, приходящаяся на тележку: 9,225 т

Габаритные размеры машины, м:

- длина 7,611

- ширина 2,500

- высота 2,600

Колея 2,000 м

Тип двигателя ЗИЛ-375, карбюраторный, V-образный, восьмицилиндровый, четырехтактный, бензиновый, жидкостного охлаждения.

Мощность эффективная N_emax = 132,4 кВт при 3200 об/мин

Крутящий момент эффективный M_emax = 47,5 кгс*м (465,8 Н*м) при 1800-2000 об/мин

Тип трансмиссии: механическая

Коэффициент запаса главного фрикциона β=2,70

Передаточные числа КП:

Первая передача: 6,17

Вторая передача: 3,4

Третья передача: 1,79

Четвертая передача: 1,0

Пятая передача: 0,78

Раздаточная коробка: 1,3

Главная передача: двойная, пара конических спиральных и пара цилиндрических шестерен.

Передаточное число главной передачи: 8,9

Радиус ведущего колеса: 0,56 м.

Коэффициент сопротивления качению: 0,03

3. Построение внешней скоростной характеристики
3.1. Определение текущей мощности двигателя

При расчете текущего значения эффективной мощности коэффициенты a, b, c принимаем 0,8; 1,3; 1,1 соответственно. (1, Таблица 1, стр. 8)

Частота вращения коленчатого вала двигателя изменяются в диапазоне 600-3200 об/мин, для расчетов рекомендовано принимать максимальную частоту вращения n_max = (1,1 … 1,2) * n, принимаем n_max = 3520 об/мин.



N_emax – максимальная эффективная мощность двигателя (132,4 кВт (взятор из справочника НИИАТ))

n_N – максимальная частота вращения коленчатого вала

n – текущая частота вращения коленчатого вала
Найдем различные значения мощностей в диапазоне 600-3520 об/мин.


























3.2. Определение мощности потерь в силовой установке
Определение мощностей потерь в силовой установке проходит по формуле:



d – эмпирический коэффициент, (Задан 0,09)

x – показатель степени, (3 – вентиляторная система охлаждения)

n_N – максимальная частота вращения коленчатого вала

n – текущая частота вращения коленчатого вала
Определим потери мощности в силовой установке при различных оборотах























3.3. Определение свободной мощности двигателя.

В трансмиссию от ДВС поступает так называемая свободная мощность. Свободная мощность двигателя N_д подсчитывается в том же диапазоне изменения оборотов двигателя по формуле:



N_e – текущая мощность двигателя определенная ранее

N_му – мощность потерь в силовой установке, определенная ранее.
Определим свободную мощность двигателя:

























3.4. Определение свободного крутящего момента двигателя
Свободный крутящий момент двигателя М_д (Н*м) в зависимости от текущего значения оборотов двигателя может быть определен по формуле:



N_д – свободная мощность двигателя, определялась ранее;

n – текущая частота вращения коленчатого вала двигателя.
Определим свободный крутящий момент

























4. Построение динамической характеристики транспортного средства

4.1. Расчет КПД и внутренних потерь в трансмиссии

Имея кинематическую схему трансмиссии транспортного средства (см. приложения) по составу агрегатов для каждой передачи, можно подсчитать приближенный КПД для каждой передачи по следующей формуле:



n1, n2, n3 – соответственно число цилиндрических, конических шестерён и карданных шарниров, передающих крутящий момент от двигателя.

В соответствие с рекомендациями можно принять

Тогда

КПД на первой передаче

КПД на второй передаче

КПД на третей передаче

КПД на четвертой передаче

КПД на пятой передаче

Передаточное отношение на i-ой передаче рассчитываем по формуле:

U_трi=U_кп*U_гп*U_рк

U_тр1 = 6,17*8,9*1,3 = 71,39

U_тр2 = 3,14*8,9*1,3 = 36,33

U_тр3 = 1,79*8,9*1,3 = 20,71

U_тр4 = 1*8,9*1,3 = 11,57

U_тр5 = 0,78*8,9*1,3 = 9,03

4.2. Определение скоростей транспортного средства на разных передачах

Задаваясь расчетным диапазоном оборотов коленчатого вала ДВС n_{min …} n_max;, подсчитываем скорость транспортного средства на каждой передачи в КП по формуле:



– радиус ведущего колеса, м;

n – текущее значение оборот коленчатого вала двигателя

– передаточное число i передачи

Найдем скорости на всех передачах при различных оборотах

Первая передача
























Вторая передача
























Третья передача

























Четвертая передача
























Пятая передача
























4.3. Определение удельной силы тяги на ведущем колесе

Определим удельную силу тяги на ведущем колесе для расчета динамического фактора по формуле:







3,6 коэффициент, позволяющий подставлять скорость в км/ч

G – вес системы машина-прицеп, рассчитывается по формуле:

G = (G_m + G_пр) *g= (13,025+10) *9,81 = 225,88, где G_М и G_пр – соответственно вес машины и прицепа (исходные данные).

Рассчитываем удельную силу тяги на ведущем колесе на каждой передаче при различной скорости:

Первая передача
























Вторая передача

























Третья передача
























Четвертая передача
























Пятая передача

























4.5. Определение сопротивления движению транспортного средства

Для оценки внешних сопротивлений движению необходимо определить сопротивление воздуха R_в. Примем, что транспортное средство оборудовано кузовом-платформой. Считаем, что встречного ветра нет.

Тогда сопротивление воздуха рассчитываем по формуле:



V_i – расчетная скорость движения на i-ой передаче, км/ч

k_о – коэффициент обтекаемости,

F – площадь лобового сопротивления.

Согласно рекомендациям (2, стр. 18, табл. (2.1.)), примем:

F = 5,3 м ² ; k_о = 0,7 *1,15 = 0,805 Н*с ² / м ⁴, тогда сопротивление воздуха при различных скоростях будет равно:
Первая передача
























Вторая передача

























Третья передача
























Четвертая передача
























Пятая передача

























4.6. Определение динамического фактора

Для каждой передачи в КП вычислим динамический фактор по формуле:



Первая передача
























Вторая передача
























Третья передача
























Четвертая передача
























Пятая передача
























4.7. Определение коэффициента сопротивления движению

Расчет производим методом подбора, изменяя значения угла наклона местности по формуле. Расчеты производим до значения ψ, равного или превышающего D_max = 0.2256



Где f – коэффициент сопротивления качению (исходные данные)









4.8. Определение потребного коэффициента сцепления

Для неполноприводной машины потребный коэффициент сцепления рассчитывается по формуле:



Где G – вес системы машина+прицеп

G_сц – сцепной вес ТС (Справочник НИИАТ)









Рассматривая характеристику зависимости скорости от динамического фактора и графики функции ψ=ψ(a) и φ=φ(a), определяем угол подъема, который может преодолеть транспортное средство по ψ – коэффициенту сопротивления движению и φ – коэффициенту сцепления, а также определяем максимальную скорость, которую может развить машина в заданных дорожных условиях.

5. Построение графика приёмистости транспортного средства

Разгон машины на каждой передаче, в том числе при трогании с места, делится на 3 этапа:

1) Разгон с момента включения сцепления до момента окончания буксования его пар трения;

2) С момента окончания буксования пар трения до достижения машиной максимальной скорости на данной передаче;

3) Этап переключения передачи в КП (фактически это не этап разгона, а этап замедления, так как в процессе переключения передач в механических трансмиссиях происходит разрыв мощности от двигателя к движителю).
Примем допущения:

1) ДВС в момент включения сцепления работает по внешней скоростной характеристике, то есть с полной подачей топлива в цилиндры и развивает крутящий момент ;

2) Полное включение сцепления происходит моментально;

3) Момент трения полностью включенного сцепления в процессе буксирования его фрикционных пар – величина постоянная и равная


4) Внешние условия в процессе разгона машины и переключения передач в КП неизменны, то есть ψ=const;

5) Буксованием движителя пренебрегаем м считаем, что подводимый к нему крутящий момент уравновешивается сцеплением движителя с дорогой.

Первая передача

Первый этап разгона

Считаем, что машина трогается с места на первой передаче.

Время первого этапа определяется по формуле:



W₀ – начальная угловая скорость ведущих деталей при включении сцепления;

– угловое ускорение ведущих деталей сцепления (одинакова для всех первых этапов разгона)

- угловое ускорение ведомых деталей сцепления;

Начальная угловая скорость рассчитывается по формуле:



Угловое ускорение ведомых деталей найдем по формуле:



Где, – ускорение машины на первом этапе. Рассчитывается по формуле:





а – эмпирический коэффициент, согласно рекомендации, для КМ

а=0,03…0,05, принимаем а=0,04

Тогда:



- радиус качения колеса.





Угловое ускорение ведомых деталей сцепления:



Где – приведённый к маховику момент инерции всех движущихся деталей двигателя и ведущих деталей сцепления.



Продолжительность первого этапа



Скорость

Второй этап разгона

Ускорение при каждом i-м интервале подсчитываем по формуле:



Где





– динамический фактор на i-ом интервале. Определяется по равенству площадей на графике зависимости так чтобы площади сверху и снизу от горизонтальной линии, соответствующей величине были одинаковы. (См. приложения)







Для каждого i-ого интервала определяем время разгона







Скорости V₁ , V₂’ , V₂’’, V₂’’’ берутся с графика D_i = f(V_i).

Третий этап разгона



Время для КП с неподвижными осями и подвижной кареткой



Скорость в конце третьего этапа:



Вторая передача

Первый этап разгона

Для второго и последующих передач данный этап разгона отличается от первого этапа тем, что в отличии от трогания с места, на последующих передачах уже имеется угловая скорость.











Все расчеты для последующих этапов производятся аналогично.

Второй этап разгона

















Третий этап разгона






Третья передача

Первый этап разгона











Второй этап разгона

















Третий этап разгона






Четвертая передача

Первый этап разгона











Второй этап разгона

















Дальнейший расчет не имеет смысла, так как динамический фактор меньше чем коэффициент сопротивления движению.

6. Выводы

1. В данных дорожных условиях автомобиль УРАЛ-375Д способен преодолевать подъём под углом 11,3 ^о (из графика зависимости ψ=ψ(a)), при потребном коэффициенте сцепления ϕ=0,574.

2. На прямолинейном участке дороги в данных дорожных условиях автомобиль способен развить максимальную скорость, равную 49,257 км/ч (из графика зависимости Di = f(V_i ). см. Приложение 4).

Время разгона необходимое для достижения этой скорости – 250,173 с.

7. Список использованной литературы

1. Гладов Г.И., Павлов В.В., - Методическое указание “Тягово-динамический расчет транспортных средств”. Москва, МАДИ 1984 год.

2. Краткий автомобильный справочник НИИАТ. Издание десятое переработанное и дополненное. Москва, “Транспорт” 1985 год.

3. Павлов В.В., - Методические рекомендации по подготовке курсовой работы “Тягово-динамический расчет транспортных средств специального назначения”. Москва, МАДИ 2017 год.

4. Павлов В.В., - Учебное пособие “Многоцелевые гусеничные и колесные машины Тягово-динамический расчёт”. Москва 2006 год.

8. Приложение

8.1. Приложение 1 – Определение параметров ( ) 2-го этапа на первой передаче.



8.2. Приложение 2 – Определение параметров ( ) 2-го этапа на второй передаче.



8.3. Приложение 3 – Определение параметров ( ) 2-го этапа на третей передаче.

8.4. Приложение 4 – Определение параметров ( ) 2-го этапа на четвертой передаче.