Расчет показателей тягово-скоростных свойств автобуса

Дорогу принять горизонтальной с типом покрытия, характеризуемого коэффициентом сопротивления качению f01 = f0 =0.026

4.1 Эффективная мощность и крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяются:

N_e1=

N_e2 =

N_e3=

N_e4=

N_e5=

График зависимости мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала на рисунке 1.

Рис.1

 

4.2 Скорость автобуса на всех передачах рассчитывается:

где, r_k= 0.5d+∆ * - радиус колеса;

d и B – размеры шин, мм;

∆ = Н/В; =0.75

= 0, 8…0, 9 – коэфф., учитывающий смятие колеса под нагрузкой;

r_k =

= - передаточное число трансмиссии автобуса;

i- номер включенной передачи;

=

=

=

=

=

 

мм/с = 1.71 м/с

мм/с = 59.5 м/с

 

Результаты вычислений скорости представлены в таблице 1.

Таблица 1

Номер передачи	nxоб/мин
I передача м/с, V 1	0.70	1.52	2.34	3.16	3.74
IIпередача м/с V 2	1.23	2.66	4.1	5.54	6.56
IIIпередача м/с V 3	2.1	4.56	7.01	9.47	11.23
IV передача м/с V 4	3.54	7.68	11.83	15.97	18.93
Vпередача м/с V 5	4.82	10.44	16.08	21.7	25.72

 

4.3 Рассчитаем тяговую силу на каждой передаче по формуле:

где, - КПД трансмиссии автобуса; = 0, 82…0, 88.

r_k = 0, 346 м

M_e1 = 207 Н*м;

M_e2 = 265Н*м;

M_e3 = 282 Н*м;

M_e4 = 279 Н*м;

M_e5 = 262.6 Н*м

 

Результаты вычислений P_т представлены в таблице 2.

Таблица 2

Pт, Н	nxоб/мин
I передача
II передача
III передача
IV передача
V передача

 

4.4 Тяговую мощность на ведущих колесах рассчитаем по формуле:

Результаты вычислений N _т представлены в таблице 3.

Таблица 3

N т, кВт	nxоб/мин
I передача	11.05	30.73	50.34	67.27	74.93
II передача	11.14	30.66	50.29	67.23	74.93
III передача	11.05	30.73	50.28	66.37	75.01
IV передача	11.05	30.70	50.33	67.21	75.00
V передача	11.07	30.71	50.34	67.22	74.97

4.5 Сила сопротивления воздуха на каждой передаче:

где, к_в – коэффициент обтекаемости авто; к_в = 0, 7

F – площадь лобового сопротивления автобуса

F = м²

Н_а = 1.7 м

В_а = 2.87 м

F =

Р_вi = 0.7*4.88*0.7² =1.67 Н

Результаты вычислений силы P_вi представлены в таблице 4.

Таблица 4

Pвi, Н	nxоб/мин
Iпередача	1, 67	7.89	18.7	34.1	47.7
II передача	5.16	24.17	57.42	104.8
III передача	15.06	71.03	172.2	306.3	430.8
IV передача	42.8	201.48	478.06	871.2	1224.1
V передача	79.36	372.32	883.2	1608.5	2259.7

График силового баланса автобуса на рисунке 2.

 

Рис. 2

4.6 Динамический фактор на каждой передаче:

где, G_a- сила тяжести автобуса, Н; G_a = M_a*g

M_a– масса автобуса, кг; М_а = М_с+80Z_п γ n

γ n- коэфф. использования пассажировместимости; 0.026

М_с – собственная масса автобуса, М_с=4860 кг

Z_п – номинальная пассажировместимость, Z_п = 38 чел.

g – 9, 81 м/с²

G_a = (4860+80*38*0.026) * 9, 81= 48.451к Н=48451H

D_i = 15794 – 1.67 / 48451= 15794

Результаты вычислений силы D_i представлены в таблице 5.

Для одиночного автобуса с водителем:

Таблица 5

Di	nxоб/мин
I передача	0.32	0.417	0.443	0.438	0.412
II передача	0.18	0.237	0.251	0.248	0.232
III передача	0.1	0.137	0.144	0.140	0.128
IV передача	0.06	0.078	0.077	0.068	0.056
V передача	0.045	0.053	0.046	0.030	0.013

 

Для полностью загруженного автобуса:

G_a = (4860+80*38*1) * 9, 81= 77499 Н

Di	nxоб/мин
I передача	0.203	0.260	0.277	0.274	0.257
II передача	0.116	0.148	0.157	0.155	0.145
III передача	0.067	0.086	0.090	0.087	0.080
IV передача	0.039	0.048	0.048	0.043	0.035
V передача	0.028	0.033	0.029	0.019	0.008

 

Динамическая характеристика автобуса на рисунке 3.

Рис.3

4.7 Коэффициент сопротивления качению на каждой передаче:

где f₀ = 0.026– табличное значение коэфф. сопротивления качению;

А = 7*10^-4

 

F_i = 0.026 *(1+0.0007*13.56²) = 0.018

 

 

Результаты вычислений силы F_i представлены в таблице 6.

Таблица 6

	nxоб/мин
I передача	0, 026	0, 02604	0, 02609	0, 0261	0, 0262
II передача	0, 02602	0, 0261	0, 0263	0, 0265	0, 0267
III передача	0, 02608	0, 0263	0, 0268	0, 0276	0, 0282
IV передача	0, 0262	0, 0270	0, 0285	0, 0306	0, 0325
V передача	0, 0264	0, 0279	0, 0307	0, 0345	0, 0380

 

4.8 Ускорение автобуса на каждой передаче:

м/с²

где - коэфф. учета вращающихся масс;

= 1, 04+0, 04*u²_kni – для одиночного автобуса при его номинал. нагрузке;

=1+0, 04 , где М_ан - масса автобуса при номинал. нагрузке;

- передаточное число коробки передач при включенной i передаче;

g – 9, 81 м/с²

- 5.057

–2.883

– 1.686

– 1.000

– 0.763

 

 

Результаты вычислений силы j_i представлены в таблицах 7.1 и 7.2

 

Для загруженного автобуса при его номинальной нагрузке (γ n =1):

 

 

Таблица 7.1

ji	nxоб/мин
Iпередача	0.84	1.11	1.19	1.18	1.09
II передача	0.64	0.87	0.93	0.92	0.84
III передача	0.34	0.5	0.53	0.5	0.44
IV передача	0.11	0.19	0.17	0.06	0.02
V передача	0.01	0.04	-0.01	0.14	-0.27

 

Для одиночного с водителем автобуса (γ n = 0.2):

 

Таблица 7.2

ji	nxоб/мин
I передача	1.07	1.37	1.54	1.53	1.43
II передача	0.96	1.31	1.4	1.38	1.28
III передача	0.58	0.87	0.93	0.89	0.79
IV передача	0.29	0.44	0.42	0.32	0.2
V передача	0.16	0.22	0.13	-0.04	-0.22

 

4.9 Зададимся пятью значениями скорости автобуса:

V_min= 0.70м/с

V₂ =2.66 м/с

V₃ = 7.01 м/с

V₄ = 15.97 м/с

V_max = 25.72 м/с

и при этих значениях рассчитаем:

 

 

4.9.1 Сила сопротивления качению:

Для порожнего с водителем: G_a = (4860+80*38*0.026) * 9, 81= 48451 Н

P_f1= 48451 * 0, 026 = 1259.7 Н

P_f2 = 48451* 0, 0261 = 1264.5 Н

P_f3 = 48451 * 0, 0268 = 1298.4 Н

P_f4 = 48451 *0, 0306 = 1482.6 Н

P_f5 = 48451* 0, 0380= 1841.1Н

Для полностью загруженного: G_a = (4860 +80*38*1) * 9, 81= 77499 Н

P_f1= 77499 * 0, 026= 2014.9 Н

P_f2 = 77499* 0, 0261 = 2022.7Н

P_f3 = 77499 * 0, 0268 =2076.9Н

P_f4 = 77499*0, 0306 = 2371.4Н

P_f5 = 77499* 0, 0380 = 2944.9Н

4.9.2 Суммарная сила сопротивления движению автобуса:

Для порожнего с водителем:

P_С1 = 1, 67+ 1259.7 = 1261.37 Н

P_С2 = 24.17 + 1264.5 =1288.67 Н

P_С3 = 172.2+ 1298.4 =1470.6 Н

P_С4 = 187.2 + 1482.6 =1669.8 Н

P_С5 = 2259.7 + 1841.1 =4100.8 Н

 

Для полностью загруженного автобуса:

P_С1 = 1, 67+ 2014.9= 2016.57H

P_С2 = 24.17 + 2022.7 = 2046.87Н

P_С3 = 172.2 + 2076.9= 2249.1Н

P_С4 = 871.2 + 2371.4 = 3242.6 Н

P_С5 = 2259.7 + 2944.9 = 5204.6 Н

 

4.9.3 Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению:

Для порожнего автобуса с водителем:

N_f1 = (1259.7*0.7)/1000 = 0.88 кВт

N_f2 = (1264.5*2.66)/1000 = 3.36 кВт

N_f3 = (1298.4 *7.01)/1000 = 9.1 кВт

N_f4 = (1482.6 *15.97)/1000 = 23.67 кВт

N_f5 = (1841.1*25.72)/1000 = 47.35 кВт

 

Для полностью загруженного автобуса:

N_f1 = (2014.9*0.7)/1000 = 1.41 кВт

N_f2 = (2022.7*2.66)/1000 = 5.38кВт

N_f3 = (2076.9*7.01)/1000 = 14.55 кВт

N_f4 = (2371.4 *15.97)/1000 = 37.87 кВт

N_f5 = (2944.9*25.72)/1000 = 75.74 кВт

4.9.4 Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха:

N_B1 = (1, 67 * 0.7) /1000 = 0, 0011кВт

N_B2 = (24.17 * 2.66) /1000 = 0, 064кВт

N_B3 = (172.2* 7.01) /1000 = 1.2кВт

N_B4 = (871.2 * 15.97) /1000 = 13.91 кВт

N_B5 = (2259.7 * 25.72) /1000 = 58.11кВт

 

4.9.5 Суммарная мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению:

Для порожнего с водителем:

N_С1 = 0, 88 + 0, 0011 = 0.8811 кВт

N_С2 = 3.36 +0.064 = 3.424кВт

N_С3 = 9.1 + 1.2 = 10.3 кВт

N_С4 = 23.67 + 13.91 = 37.58 кВт

N_С5 = 47.35 + 58.11 = 105.46 кВт

 

Для полностью загруженного автобуса:

N_С1 = 1.41 + 0, 0011 = 1.4111кВт

N_С2 = 5.38 +0.064 = 5.444кВт

N_С3 = 14.55 + 1.2 =15.75 кВт

N_С4 = 37.87+ 13.91 = 51.78 кВт

N_С5 = 75.74 + 58.11 = 133.85 кВт

 

 

График мощностного баланса на рисунке 4.

Рис.4