Принятые условные обозначения
ma – масса груженого автотранспортного средства, кг;
m0 – масса порожнего автотранспортного средства, кг;
m01 – масса, приходящаяся на переднюю ось порожнего автотранспортного средства, кг;
m02 – масса, приходящаяся на заднюю ось порожнего автотранспортного средства, кг;
Rmin – минимальный радиус поворота по оси внешнего переднего колеса, м;
rк – статический радиус колеса, м;
Jк – момент инерции колеса, кг*м2;
Jтр – момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, кг*м2;
Jд – момент инерции двигателя, подведенный к его выходному валу, кг*м2;
Ме – эффективный крутящий момент, Н*м;
nе – частота вращения вала ДВС, об/мин;
Nе – эффективная мощность, кВт;
i – количество цилиндров;
L – база автомобиля, м;
Вп – колея передних колес, мм;
Вз – колея задних колес, мм;
lк – длина кузова, мм;
bк – ширина кузова, мм;
hб – высота кузова, мм;
hП – погрузочная высота, мм;
zп – число посадочных мест;
δ – коэффициент учета вращающихся масс;
Fа – лобовая площадь АТС, м2;
Rz – нормальные реакции дороги, действующие на АТС;
g – ускорение силы тяжести, м/с2;
D – динамический фактор;
t – время, с;
S – путь, м;
Qt, Qs – соответственно часовой, кг/ч, и путевой, л/100км, расход топлива;
Rz, Rx – соответственно нормальная и касательные реакции, Н;
ѓ – коэффициент сопротивления качению;
φ – коэффициент сцепления;
ψ – коэффициент сопротивления дороги;
i – уклон;
Сх – коэффициент аэродинамического сопротивления;
uтр – передаточное число трансмиссии;
ηтр – КПД трансмиссии;
V – скорость, м/с;
j – ускорение, м/с2;
АТС – автотранспортное средство;
ДВС – двигатель внутреннего сгорания;
КПД – коэффициент полезного действия;
Таблица 1.1.1 – Техническая характеристика автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» [3,5] Характеристика УАЗ-316300 «Патриот»
№ пп |
Наименование параметра |
Размерность |
Значение |
1 |
Грузоподъёмность |
кг |
600 |
2 |
Допустимая масса прицепа: |
||
оборудованного тормозами |
кг |
1500 |
|
без тормозов |
кг |
750 |
|
3 |
Собственная масса, m0 |
кг |
2050 |
в т. ч. на переднюю ось m01 |
кг |
1110 |
|
на заднюю ось m02 |
кг |
940 |
|
4 |
Полная масса, mа |
кг |
2650 |
в т. ч. на переднюю ось mа1 |
кг |
1217 |
|
на заднюю ось mа2 |
кг |
1433 |
|
5 |
Радиус поворота по оси внешнего переднего колеса |
м |
6,55 |
6 |
Максимальная скорость |
км/ч |
150 |
7 |
Контрольный расход топлива при скорости 90 км/ч |
л/100 км |
10,4 |
8 |
Передаточные числа коробки передач: |
||
I передача |
4,155 |
||
II передача |
2,265 |
||
III передача |
1,428 |
||
IV передача |
1 |
||
V передача |
0,88 |
||
задняя передача |
3,827 |
||
главная передача |
4,625 |
||
раздаточная коробка |
I-1, II-1,94 |
||
9 |
Число ходовых колес |
4 |
|
10 |
Размер шин |
дюйм (мм) |
225/75R16 |
11 |
Статический радиус колеса Rк |
м |
0,345 |
12 |
Момент инерции колеса |
кг*м2 |
1,955 |
13 |
Масса агрегатов: двигатель |
кг |
190 |
14 |
База L |
мм |
2760 |
15 |
Колея колес: |
||
передних колес Вп |
мм |
1600 |
|
задних колес Вз |
мм |
1600 |
|
16 |
Параметры кузова: |
||
длина lк |
мм |
4647 |
|
ширина bк |
мм |
2080 |
|
высота hк |
мм |
2000 |
|
погрузочная высота hк |
мм |
667 |
Далее в таблице 1.1.2 представлена характеристика двигателя ЗМЗ-409.10, установленного на АТС УАЗ-316300 «Патриот».
Таблица 1.1.2 – Техническая характеристика двигателя ЗМЗ-409.10 Характеристика двигателя ЗМЗ-409.10
Наименование параметра |
Размерность |
Значение |
||||||||
Максимальная мощность Nе при nе=4400, об/мин |
кВт |
105 |
||||||||
Максимальный крутящий момент Ме при nе=3900, об/мин |
Нм (кг*см) |
230 (23,5) |
||||||||
Момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам, Jтр |
кг*м2 |
2,737 |
||||||||
Момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу, Jд |
кг*м2 |
0,232 |
||||||||
Степень сжатия |
9 |
|||||||||
Минимальный эффективный расход топлива |
г/кВт*ч |
265 |
||||||||
Рабочий объём двигателя |
л |
2,7 |
||||||||
м3 |
0,0027 |
|||||||||
Рабочий объем одного цилиндра |
л |
0,675 |
||||||||
м3 |
0,000675 |
|||||||||
Внешняя скоростная характеристика Me=ѓ(ne) |
||||||||||
ne, об/мин |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
||
Me, Н*м |
171 |
200 |
212 |
220 |
220 |
227 |
230 |
225 |
||
Далее представлен алгоритм расчета параметров, которые не указаны в технической характеристике автомобиля УАЗ-316300 «Патриот».
Момент инерции колеса
Jk=ρk*rk5 (1.1.1)
где Jk – момент инерции колеса, кг*м2; ρk=400 кг/м3; rk – радиус колеса, м.
Jk=400*0,3455=1,955
Момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам:
Jтр=Jk*zk*kтр (1.1.2)
где Jтр - момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам, кг*м2; Jk – момент инерции колеса, кг*м2; zk – число ведущих колес; kтр=0,35 корректирующий коэффициент [1, прил. 4].
Jтр=1,955*4*0,35=2,737
Момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу:
Jд=J0+((i*Vц)2*kд/) (1.1.3)
где Jд - момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу, кг*м2; J0=0,05, кг*м2 [1, прил. 4]; i – число цилиндров; Vц – рабочий объем одного цилиндра, м3; kд=50000, кг/м4, корректирующий коэффициент [1, прил. 4].
Jд=0,05+((4*0,000675)2*50000/)=0,232
Коэффициент учета вращающихся масс δ рассчитывается для каждой передачи коробки по формуле:
δ=1+((Jд*uтр2*ηтр+Jтр+Jк*zk)/mа*rk2) (1.1.4)
где δ - коэффициент учета вращающихся масс; Jд - момент инерции двигателя, приведенный к его выходному валу, кг*м2; uтр – передаточное число трансмиссии; ηтр – КПД трансмиссии; Jтр - момент инерции вращающихся элементов трансмиссии, приведенный к колесам, кг*м2; Jk – момент инерции колеса, кг*м2; zk – число ведущих колес; mа – масса груженого АТС, кг; rk - радиус колеса, м.
Для того что бы произвести расчет коэффициента учета вращающихся масс необходимо найти передаточные числа трансмиссии и КПД трансмиссии на всех передачах.
Передаточные числа трансмиссии рассчитываются по следующей формуле:
uтр= uгп*uкп*uрк (1.1.5)
где uгп – передаточное число главной передачи; uкп – передаточное число коробки передач на данной передачи; uрк – передаточное число раздаточной коробки.
Для первой передачи передаточное число трансмиссии равно:
uтр1=4,625*4,155*1=19,2
Для второй передачи передаточное число трансмиссии равно:
uтр2=4,625*2,265*1=10,48
Для третьей передачи передаточное число трансмиссии равно:
uтр3=4,625*1, 428*1=6,6
Для четвертой передачи передаточное число трансмиссии равно:
uтр4=4,625*1*1=4,625
Для пятой передачи передаточное число трансмиссии равно:
uтр5=4,625*0,88*1=4,07
КПД трансмиссии для передач коробки передач рассчитывается по формуле:
ηтр=ηгп*ηкп*ηрк (1.1.6)
где ηгп – КПД главной передачи; ηкп – КПД коробки передач; ηрк – КПД раздаточной коробки.
Для первой передачи КПД трансмиссии равно:
ηтр1=0,96*0,94*0,99=0,89
Для второй передачи КПД трансмиссии равно:
ηтр2=0,96*0,94*0,99=0,89
Для третьей передачи КПД трансмиссии равно:
ηтр3=0,96*0,94*0,99=0,89
Для четвертой передачи КПД трансмиссии равно:
ηтр4=0,96*0,99*0,99=0,94
Для пятой передачи КПД трансмиссии равно:
ηтр3=0,96*0,94*0,99=0,89
Теперь произведем расчет коэффициента учета вращающихся масс для каждой передачи:
Коэффициент учета вращающихся масс на первой передаче равен:
δ=1+((0,232*19,22*0,89+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*368,6*0,89++2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((76,1+2,737+7,82)/315,35)=1+(86,657/315,35)=1+0,27=1,27
Коэффициент учета вращающихся масс на второй передаче равен:
δ=1+((0,232*10,482*0,89 + 2,737 + 1,955 *4)/2650*0,3452)=1+((0,232*109,83 х х0,89+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((22,68+2,737+7,82)/315,35)=1+(33,237/315,35)==1+0,105=1,105
Коэффициент учета вращающихся масс на третьей передаче равен:
δ=1+((0,232*6,62*0,89+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*43,56*0,89+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((8,99+2,737+7,82)/315,35)=1+(19,547/315,35)=1+0,06=1,06
Коэффициент учета вращающихся масс на четвертой передаче равен:
δ=1+((0,232*4,6252*0,94+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*21,4*0,94+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((4,66+2,737+7,82)/315,35)=1+(15,217/315,35)=1+0,048=1,048
Коэффициент учета вращающихся масс на пятой передаче равен:
δ=1+((0,232*4,072*0,89+2,737+1,955*4)/2650*0,3452)=1+((0,232*16,56*0,89+2,737+7,82)/2650*0,119)=1+((3,419+2,737+7,82)/315,35)=1+(13,976/315,35)=1+0,044=1,044
Далее на странице 12 представлен график внешней скоростной характеристики двигателя ЗМЗ-409.10 взятой из источника [5].
Показатели скоростной характеристики представлены в таблице 1.1.2.
Рисунок 1.1.4 – График внешней скоростной характеристики двигателя ЗМЗ-409.10
Далее представляем характеристику полезной нагрузки. Для пассажирского автомобиля определяем массу одного человека из условия полного использования грузоподъемности:
mч=(ma-m0-mг)/Zч (1.1.6)
где mч – масса одного пассажира, кг; mа – масса груженого АТС, кг; m0 – масса порожнего АТС, кг; mг – масса груза, кг; Zч – число пассажиров.
Для автомобиля УАЗ-316300 «Патриот» грузоподъемностью 600 кг с грузом в багажнике массой 225 килограмм, масса одного пассажира будет равна:
mч=(2650-2050-225)/5=75
Ниже в таблице 1.1.3 представлена характеристика полезной нагрузки автомобиля УАЗ-316300 «Патриот»:
Таблица 1.1.3 – Характеристика полезной нагрузки
Наименование |
Размерность |
Значение |
Груз |
||
Масса БРУТТО |
кг |
225 |
Вид тары |
Коробка |
|
Габаритные размеры |
||
длина |
м |
0,792 |
ширина |
м |
1,232 |
высота |
м |
0,8 |
Человек |
||
Масса одного пассажира |
кг |
75 |
Число посадочных мест, включая водителя |
ед |
5 |
Общая масса пассажиров |
кг |
375 |
Блок производных исходных данных
Блок производных исходных данных формируется на базе первичных данных путем расчетов и соответствующих графических построений.
Определим координаты центра масс порожнего автомобиля следующим образом.
Ординату h0 принимаем равной:
h0=1,5*rk (1.2.1)
где h0 – ордината центра масс порожнего автомобиля, м; rk – радиус колеса АТС, м.
h0=1,5*0,345=0,5175
Абсцисса порожнего автомобиля x0 определяем из уравнения моментов, составленного относительно центра О (рисунок 1.2.1):
(m02*L-m0*x0)*g=0 (1.2.2)
где m02 - масса, приходящаяся на заднюю ось порожнего автотранспортного средства, кг; L – база АТС, мм; m0 – масса порожнего АТС, кг; x0 - абсцисса порожнего автомобиля, мм; g – ускорение силы тяжести,м/с2.
(940*2760-2050*x0)*9,8=0,
(2594400-2050*x0)*9,8=0,
x0=(2594400*9,8)/(2050*9,8)=1265,56.
Определим координаты центра масс груженого автомобиля.
Сначала определим допустимую массу одного пассажира:
m1п=mп/Zп (1.2.3)
где m1п - допустимая масса одного пассажира, кг; mп – общая масса пассажиров, кг; Zп – число посадочных мест.
m1п=375/5=75
Затем определяем массу людей, размещенных на каждом i-м ряду сидений:
mпi=m1п*Zпi (1.2.4)
где mпi - масса людей, размещенных на i-м ряду сидений, кг; m1п - допустимая масса одного пассажира, кг; Zпi – число посадочных мест на i-м ряду.
Масса пассажиров, размещенных на первом ряду (число посадочных мест равно двум):
mп1=75*2=150
Масса пассажиров, размещенных на втором ряду (число посадочных мест равно трем):
mп1=75*3=225
Далее определяем абсциссу груженого автомобиля xа из уравнения моментов, составленных относительно центра О (рисунок 1.2.1):
(m0*x0+mп1*x1+mп2*x2+mг*хг-ma*xa)*g=0 (1.2.5)
где m0 - масса порожнего АТС, кг; x0 - абсцисса порожнего автомобиля, мм; mп1 – масса пассажиров на первом ряду, кг; x1 – абсцисса центра масс пассажиров, расположенных на первом ряду, мм; mп2 - масса пассажиров на втором ряду, кг; x2 - абсцисса центра масс пассажиров, расположенных на втором ряду, мм; mг – масса груза, кг; хг – абсцисса груза, мм; ma – масса груженого АТС, кг; xa – абсцисса груженого АТС, мм; g - ускорение силы тяжести,м/с2.
(2050*1265,56+150*1144+225*2076,8+225*3115,2-2650*xa)*9,8=0,
(2594398+171600+467280+700920-2650*xa)*9,8=0,
xa=3934198/2650=1484,6
Определяем ординату hа груженого автомобиля из уравнения моментов, составленного относительно центра О (рисунок 1.2.1):
(m0*h0+mп1*h1+mп2*h2+mг*hг-ma*ha)*g=0 (1.2.6)
где m0 - масса порожнего АТС, кг; h0 - ордината порожнего автомобиля, мм; mп1 – масса пассажиров на первом ряду, кг; h1 – ордината центра масс пассажиров, расположенных на первом ряду, мм; mп2 - масса пассажиров на втором ряду, кг; h2 - ордината центра масс пассажиров, расположенных на втором ряду, мм; mг – масса груза, кг; hг – ордината груза, мм; ma – масса груженого АТС, кг; ha – ордината груженого АТС, мм; g - ускорение силы тяжести,м/с2.
(2050*517,5+150*809,6+225*844,8+225*968-2650*ha)*9,8=0,
(1060875+121440+190080+217800-2650*xa)*9,8=0,
xa=1590195/2650=600
Далее определим нормальные реакции дороги, действующие на АТС УАЗ-316300 «Патриот».
Реакции, действующие на порожний автомобиль УАЗ-316300 «Патриот» равны:
на переднюю ось:
Rz1=m01*g (1.2.7)
где Rz1 – нормальные реакции, действующие на переднюю ось порожнего автомобиля, Н; m01 – масса приходящаяся на переднюю ось порожнего автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.
Rz1=1110*9,8=10878
на заднюю ось:
Rz2=m02*g (1.2.8)
где Rz2 – нормальные реакции, действующие на заднюю ось порожнего автомобиля, Н; m02 – масса приходящаяся на заднюю ось порожнего автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.
Rz2=940*9,8=9212
Определим нормальные реакции дороги, действующие на груженый автомобиль.
на переднюю ось:
Rz1=mа1*g (1.2.9)
где Rz1 – нормальные реакции, действующие на переднюю ось груженого автомобиля, Н; mа1 – масса приходящаяся на переднюю ось груженого автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.
Rz1=1217*9,8=11926,6
на заднюю ось:
Rz2=mа2*g (1.2.10)
где Rz2 – нормальные реакции, действующие на заднюю ось груженого автомобиля, Н; mа2 – масса приходящаяся на заднюю ось груженого автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.
Rz2=1433*9,8=14043,4
Реакции, действующие на полноприводный груженый автомобиль равны:
Rz=mа*g (1.2.11)
где где Rz – нормальные реакции, действующие на груженый автомобиль, Н; mа – масса груженого автомобиля, кг; g - ускорение силы тяжести,м/с2.
Rz=2650*9,8=25970
Следующим шагом определим лобовую площадь автотранспортного средства УАЗ-316300 «Патриот».
Под лобовой понимают площадь (Fa) наибольшего вертикального поперечного сечения АТС, т.е. контура его фронтальной проекции, который рассчитывается с помощью графического построения или при помощи компьютерной программы
Лобовую площадь АТС рассчитываю с помощью программы Компас V8 3D F=2,76 м2
Полученные результаты занесу в таблицу 1.2.1
Таблица 1.2.1 – Блок производных исходных данных
Показатель |
Размерность |
Значение |
||
Координаты центра масс порожнего АТС |
||||
хо |
мм |
1265,56 |
||
ho |
мм |
517,5 |
||
Координаты центра масс пассажиров |
||||
х1 |
мм |
1144 |
||
h1 |
мм |
809,6 |
||
х2 |
мм |
2076,8 |
||
h2 |
');
// -->
Еще по теме: Безопасность движения на автомобильном транспорте Разработка и обоснование предложений по улучшению экологической ситуации на
урбанизированной территории Автономный тяговый подвижной состав Навигация
Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.transpexplore.ru
|