Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Построение графика силового баланса автомобиля

Провизорные органы (нем. provisorisch — предварительный, временный) — временные органы зародышей и личинок многоклеточных животных, функционирующие только в эмбриональный или личиночный период развития. Могут выполнять функции, специфические для зародыша или личинки, или основные функции организма до формирования аналогичных дефинитивных (окончательных) органов, свойственных для взрослого организма.

Примеры провизорных органов: хорион, амнион, желточный мешок, аллантоис и серозная оболочка и другие.

Амнион — временный орган, обеспечивающий водную среду для развития зародыша. В эмбриогенезе человека он появляется на второй стадии гаструляции сначала как небольшой пузырек, дном которого является первичная эктодерма (эпибласт) зародыша

Амниотическая оболочка образует стенку резервуара, заполненного амниотической жидкостью, в которой находится плод.

Основная функция амниотической оболочки — выработка околоплодных вод, обеспечивающих среду для развивающегося организма и предохраняющих его от механического повреждения. Эпителий амниона, обращенный в его полость, не только выделяет околоплодные воды, но и принимает участие в обратном всасывании их. В амниотической жидкости поддерживаются до конца беременности необходимый состав и концентрация солей. Амнион выполняет также защитную функцию, предупреждая попадание в плод вредоносных агентов.

Желточный мешок — орган, депонирующий питательные вещества (желток), необходимые для развития зародыша. У человека он образован внезародышевой энтодермой и внезародышевой мезодермой (мезенхимой). Желточный мешок является первым органом, в стенке которого развиваются кровяные островки, формирующие первые клетки крови и первые кровеносные сосуды, обеспечивающие у плода перенос кислорода и питательных веществ.

Аллантоис - небольшой отросток в отделе зародыша, врастающий в амниотическую ножку. Он является производным желточного мешка и состоит из внезародышевой энтодермы и висцерального листка мезодермы. У человека аллантоис не достигает значительного развития, но его роль в обеспечении питания и дыхания зародыша все же велика, так как по нему к хориону растут сосуды, располагающиеся в пупочном канатике.

Пупочный канатик - представляет собой упругий тяж, соединяющий зародыш (плод) с плацентой.

Хорион, или ворсинчатая оболочка, развивается из трофобласта и внезародышевой мезодермы. Трофобласт представлен слоем клеток, образующих первичные ворсинки. Они выделяют протеолитические ферменты, с помощью которых разрушается слизистая оболочка матки и осуществляется имплантация. (плод можно сравнить с паразитом)

Дальнейшее развития хориона связано с двумя процессами — разрушением слизистой оболочки матки вследствие протеолитической активности наружного слоя и развитием плаценты.

Плацента (детское место) человека относится к типу дискоидальных гемохориальных ворсинчатых плацент. Плацента обеспечивает связь плода с материнским организмом, создает барьер между кровью матери и плода.

Функции плаценты: дыхательная; транспорт питательных веществ, воды, электролитов; выделительная; эндокринная; участие в сокращении миометрия.

Построение графика силового баланса автомобиля

2.1 Определение окружного усилия на колесах автомобиля, Pk=f(V)

Сила, обеспечивающая движение автомобиля - окружная сила на ведущих колесах P_k, находится для каждой передачи по формуле:

где - передаточное число трансмиссии на i-той передаче.

- передаточное число главной передачи.

- передаточное число коробки передач на i-той передаче.

- КПД трансмиссии АТС на i-той передаче.

- кинематический радиус пневматического колеса, м.

Скорость движения автомобиля находится из уравнения:

КДП трансмиссии АТС характеризует относительные затраты мощности ДВС на преодоление сил трения (между зубьями кинематических пар трансмиссии, подшипниковых узлов и т.д.) и гидравлических сил сопротивления (барботаж смазочных материалов, узлов, механизмов, агрегатов и т.д.), который выбирается в зависимости от типа АТС и порядка включения передачи в КП.

Расстояние от оси колеса по опорной поверхности, замеренное у неподвижного колеса, называется статическим радиусом r_ст.

Расстояние от оси колеса до опорной поверхности, замеренное при качении колеса, называется динамическим радиусом r_д.

При качении колеса по твердой опорной поверхности с малой скоростью статический и динамический радиусы его практически одинаковы. Поэтому при приближенных расчетах динамический радиус принимают равным статическому.

Статический радиус при известных конструктивных параметрах шин можно найти из соотношения:

- посадочный диаметр обода, мм;

- отношение высоты профиля к его ширине (Н/В);

- коэффициент, учитывающий смятие шины под нагрузкой.

Таблица 4. Параметры пневматических шин

Кинематический радиус колеса при приближенных расчетах определяют по формуле:

где - коэффициент деформации пневматической шины.

Для легковых автомобилей принимают , для грузовых

Решение:

Таблица 5. Данные для расчета

Принимаем l_см=0,85.

Таблица 6. Радиусы колеса, передаточные числа трансмиссии

Таблица 7. Скорости на i-той передаче

Таблица 8. Окружная сила на ведущих колесах на i-той передаче

2.2Определение силы лобового сопротивления воздушной среды, Pw=f(V)

Значительная часть полезной мощности, вырабатываемой автомобильным дви­гателем, расходуется на преодоление сил сопротивления воздушной среды. Ес­ли представить, что, не меняя формы машины, её удалось сделать на треть легче (в действительности это непросто), сопротивление качению колёс снизилось бы на треть, аэродинамическое сопротивление осталось неизменным. Значит, признавая необходимость облегчения автомобиля (ему ведь приходится и раз­гонятся, и тормозить, и преодолевать подъёмы), подчеркнём: основные показа­тели легкового автомобиля на высоких скоростях зависят, прежде всего, от его аэродинамических качеств. Дело ведь не только в том, чтобы машина была максимально «обтекаемой». Нужно, чтобы действующие со стороны воздуш­ного потока силы не ухудшали её поведения на дороге, вызвав неустойчивость.

Нужно обеспечить хорошее охлаждение двигателя, агрегатов, функционирова­ние климатической установки и тормозов с меньшим расходом воздуха, иначе опять увеличится сопротивление. От аэродинамики подкапотного пространства зависит распределение пыли, а отсюда - срок службы фильтров, чистота возду­ха в салоне и т.д. Очень важную роль играет конструкция стоек крыши, водо­сливных желобов и других подобных устройств (при неудачных решениях рез­ко увеличивается сопротивление, вода падает на боковые стёкла).

Кроме формы автомобиля важен и его размер. Для легковых автомобилей он меняется в зависимости от класса примерно от 1,5 до 2,5 м, у грузо­вых может быть в 3-4 раза больше.

Коэффициент аэродинамического сопротивления определяют при помощи аэродинамической трубы, в которую помещают натуральный автомобиль, а не его модель. Сегодня у лучших легковых автомобилей значение дан­ного коэффициента - ниже 0,3 кг/м³ (купе«Опель-Калибра» - 0,26 кг/м).

Таблица 9. Коэффициенты аэродинамического сопротивления некоторых автомобилей (k)

Сила лобового сопротивления воздушной среды рассчитывается для высшей передачи по формуле:

где k - коэффициент аэродинамического сопротивления (коэффициент обтекаемости), кг/м³.

F - лобовая площадь автомобиля, м²;

для легкового автомобиля со стандартным кузовом F=0,8ВН; для автобусов и грузовых автомобилей кузовом-фургоном или с тентом F=0,9ВН, где В, Н - соответственно габаритная ширина и высота а/м, м.

Решение:

Таблица 10. Данные для расчета

Таблица 11. Сила лобового сопротивления воздушной среды

2.3 Определение силы дорожного сопротивления, P_ψ=f(V)

Сила дорожного сопротивления складывается из двух составляющих: силы сопротивления качению колеса и силы, обусловленной подъемом дорожного полотна.

где - суммарный вес автомобиля, Н.

Суммарный вес автомобиля есть произведение полной массы на ускорение свободного падения.

- приведенный коэффициент дорожного сопротивления.

где i - уклон дороги, i=tg ;

- угол наклона плоскости дороги к горизонтальной плоскости, град.

f - коэффициент сопротивления качению.

Сопротивление качению автомобильного колеса зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов: конструкции шины, давления воздуха в ней, температуры, нагрузки и передаваемого шиной момента, скорости движения автомобиля, состояния дорожной поверхности. На дорогах с твердым покрытием сопротивление качению во многом зависит от размеров и характера шероховатостей дороги, при движении по мягким или грязным опорным поверхностям затрачивается дополнительная работа на деформирование грунта. Исследования показали, что при движении автомобиля со скоростью до 70 км/ч сопротивление качению можно считать постоянным. Увеличение силы сопротивления качению наблюдается при скорости свыше 70 км/ч, при этом сила дорожного сопротивления рассчитывается по формуле:

- 7*10^-6 - динамический коэффициент;

- коэффициент сопротивления качению. Для грузового автомобилей с колесной формулой 4x2

Решение:

Суммарный вес автомобиля

Таблица 12. Сила дорожного сопротивления

Рисунок 2. Силовой баланс автомобиля

3. Построение динамической характеристики автомобиля, Д=f(V)

Сравнение автомобилей по мощности двигателя не вызывает затруднений, когда автомобили близки по массе, аэродинамике, типам трансмиссий, передаточным числам, размерам шин. Однако, наиболее универсальным показателем для сравнения различных автомобилей, мотоциклов и т.д., является ве­личина, называемая динамическим фактором, совпадающая с величиной угла подъёма дороги, который доступен автомобилю. На горизонтальной дороге из­быток тяговой силы может быть затрачен на разгон или на преодоление тяжё­лого участка с рыхлым снегом, песком, гравием. Таким образом, динамическим фактором называют величину свободной тяговой силы, приходящейся на еди­ницу веса автомобиля.i

или

где - коэффициент учета вращающихся масс;

j - ускорениеавтомобиля, м/с²;

g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с².

,

I_M - момент инерции маховика, кг*м² ;

i - номер передачи;

SI_k - суммарный момент инерции колёс, кг*м²;

Зависимость Д=f(V) называют динамической характеристикой автомобиля, она позволяет определить:

- диапазон возможных дорожных сопротивлений, при которых автомобиль может двигаться, не переключаясь на предшествующую передачу;

- значение динамического фактора, при котором возможно движение АТС с максимальной скоростью в заданных дорожных условиях;

- максимальное значение динамического фактора на низшей передаче, которое соответствует максимальному дорожному сопротивлению, преодолеваемому автомобилем.

Решение:

Таблица 13. Динамический фактор автомобиля

Рисунок 3. Динамическая характеристика автомобиля

Таблица 14. Данные для расчета

Таблица 15. Коэффициент учета вращающихся масс

4. Построение графика ускорений, j=f(V)

Значение ускорения автомобиля в заданных дорожных условиях на разных передачах определяется по формуле:

,м/с²

На высшей передаче график ускорений пересекает ось абсцисс у карбюратор­ного двигателя и не пересекает у дизельного, что объясняется тем, что у кар­бюраторного двигателя по сравнению с дизельным отсутствует ограничитель оборотов.

Решение:

Таблица 16. Ускорение автомобиля

Рисунок 4. График ускорений карбюраторного двигателя

5. Построение скоростной характеристики автомобиля, S=f(V), t=f(V)

График интенсивности разгона полезен для определения абсолютных величин и характера разгонной характеристики на различных передачах. Однако абсолютные величины интенсивности разгона не дают полного представления о динамических возможностях автомобилей различных классов, поэтому наиболее практичной с точки зрения наглядности является характеристика времени разгона автомобиля.

При расчёте используют график ускорений автомобиля на высшей передаче. Для того, чтобы определить время и путь разгона в интервале скоростей от V_min до V_max, этот интервал разбивают на мелкие участки, для каждо­го из которых считают:

j=j_cp=0,5(jн+j_K),

где jн, j_K - ускорения в начале и в конце участка, м/с².

Для каждого участка можно записать:

,

Где t - время изменения скорости VH до Vk, c;

Путь за время движения t определяется произведением скорости на время
_ср* ,

Решение:

Таблица 17. Среднее ускорение j_ср, время изменения скорости , пусть S за время движения средняя скорость V_ср

Рисунок 5. График ускорений на высшей передаче

Рисунок 6.1. Скоростная характеристика АТС

Рисунок 6.2. Скоростная характеристика АТС

6. Построение топливной характеристики Qs=f(V)

Топливная характеристика строится для высшей передачи при следующих значениях приведённого коэффициента дорожного сопротивления:

Расход топлива на 100 км определяется по формуле:

Расход топлива на 100 км определяется по формуле:

, л/100км,

где q_x - текущее значение удельного расхода топлива при развиваемой мощности ДВС, гр/(кВтч);

N_x - мощность двигателя, необходимая для обеспечения движения автомобиля с заданной скоростью при определённых дорожных сопротивлениях, кВт;

ρ - плотность топлива, г/см3;

ρ = 0,74 г/см³ - для бензина;

ρ = 0,825 г/см³ - для ДТ.

где N_k - мощность на ведущей оси, кВт

Здесь - мощность, затрачиваемая на преодоление сил дорожного сопротивления, кВт;

- мощность, затрачиваемая на преодоления сил лобового сопротивления, кВт

где - номинальный удельный расход топлива, гр/(кВт ч);

= 195...230 гр/(кВтч) - дизельный двигатель;

= 260..310 гр/(кВт'ч) - карбюраторный двигатель;

Для карбюраторного двигателя: k_N = 2.75 - 4.61 *U + 2.86*U²

Для дизельного двигателя: k_N = 1.7-2.63 *U +1.92 *U²,

Решение:

Таблица 18. Коэффициенты дорожного сопротивления, плотность топлива, номинальный удельный расход топлива

Таблица 19. Сила дорожного сопротивления при соответствующем коэффициенте дорожного сопротивления

Таблица 20. Мощности, затрачиваемые автомобилем

Таблица 21. Текущее значение удельного расхода топлива, коэффициенты

Таблица 22. Расход топлива на 100 км пробега

Рисунок 7. Расход топлива АТС при различном дорожном сопротивлении