Automobilo techninė analizė
AUTOMOBILIŲ DINAMINIS SKAIČIAVIMAS
1. Variklio išorinio greičio charakteristikos sudarymas
1.1. Variklio apsisukimų parinkimas
Skaičiavimai atliekami pradedant mažais ir baigiant dideliais sūkiais.
Parenkamas apsisukimų koeficientas a ═ 0,2-1,2.
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys ne ═ a np
ne=0.2*5500=1100Hz
Skaičiavimų rezultatai surašomi į 1 lentelę
1 lentelė
Variklio apsisukimai
1 2 3 4 5 6 7 8
a 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 1 1.1 1.2
ne 1100 2200 3300 4400 4950 5500 6050 6600
1.2. Variklio galios ir sukimo momento skaičiavimas prie įvairių variklio apsisukimų
Išorinio greičio charakteristikai sudaryti naudojjamės empirine formule:
Pe = Pemax • ne/np• [a+b•ne/np – (ne/np)2] (kW). (2)
Pe ir ne – bet kokio charakteristikos taško galingumas ir veleno sūkiai.
np- veleno sūkiai esant variklio didžiausiai galiai PPemax
Sudarant charakteristiką pagal šią formulę, pradiniai duomenys būna Pemax ir np. Koeficientų a ir b reikšmės šios.
Oto variklių; a » 1; b » 1;
Dyzelių su vientisa kamera; a » 0,87; b » 1,13;
Dyzelių su prieškamere; a » 0,6; b » 1,4;
Dyzelių su sūkurine kamera; a » 0,7 b » 1,3
Sukimo momentas skaičiuojamas naudojant formulę.
Me ═ 9570 * Pe/ne (3)
M – N m; Pe – kW; ne – min-1
Atliekame skaičiavimus:
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys Pe = Pemax • ne/np• [a+b•ne/np – (ne/np)2] (kW).
Pe=77*1100/5500 ((1+1*1100*5500-(1100/500)2)=17,86kW
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys Me ═ 9570 * Pe/ne
Me ═9570*17,86/1100=155,42
Atlikus skaičiavimus prie įvairių veleno sūkių gautus duomenis surašom į 2 lentelę
2 lentelė
Variklio galia ir sukimo momentas prie įvairių variklio apsisukimų
1 2 3 4 5 6 7 8
ne 1100 2200 3300 4400 4950 5500 6050 6600
Pe 17.86 38.19 57.29 71.46 75.54 77.00 75.38 70.22
Me 155.42 166.14 166.14 155.42 146.04 133.98 119.24 101.82
Pagal gautus duomenis brėžiamas variklio išorinio greičio charakteristikos grafikas.
2. Ratų riedėjimo sspindulys
Atliekame skaičiavimus:
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys
Rr = (r0 + x•h) 0,0254 m
Duota:
175/70 R13
170*0,7/25.4=4.82col
r0=13/2=6.5col
Rr=(6.5+0.9*4.82)*0.0254=0.28m
3. Automobilio traukos charakteristika
Automobilio traukos jėga FL skaičiuojama:
FL = (Me•ipd•ipp•ηtr) /Rr (N)
Automobilio traukos jėga FL skaičiuojama:
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys
FL = (Me•ipd•ipp•ηtr) /Rr (N).
ipd – pavarų dėžės perdavimo skaičius
ipp – pagrindinės pavaros perdavimo skaičius
ηtr – 0,88 – 0,92 išilgai variklis;
ηtr – 0,91 – 0,95 skersai variklis.
FL=
Automobilio važiavimo greitis skaičiuojamas:
Pateikiamas skaičiavimo pavyzdys v = (2π•Rr •ne) / (60•ipd • ipp ηtr) (m/s)
v=
Skaičiuojam kiekvienai pavarai 8 kartus. Skaičiavimo rezultatus surašome į 3 lentelę.
3 lentelė
Traukos jėga ir važiavimo greitis
1 2 3 4 5 6 7 8
1 FL 6180.57 6606.81 6606.81 6180.57 5807.60 5328.07 4741.99 4049.34
v 2.90 5.79 8.69 11.58 13.03 14.48 15.92 17.37
2 FL 3747.58 4006.03 4006.03 3747.58 3521.43 3230.67 2875.30 2455.31
v 4.77 9.55 14.32 19.10 21.49 23.87 26.26 28.65
3 FL 2511.47 2684.67 2684.67 2511.47 2359.91 2165.06 1926.90 1645.44
v 7.12 14.25 21.37 28.50 32.06 35.62 39.19 42.75
4 FL 1863.98 1992.53 1992.53 1863.98 1751.50 1606.88 1430.12 1221.23
v 9.60 19.20 28.80 38.40 43.20 48.00 52.80 57.60
5 FL 1491.18 1594.02 1594.02 1491.18 1401.20 1285.50 1144.10 976.98
v 12.00 24.00 36.00 48.00 54.00 60.00 66.00 72.00
Pagal gautus duomenis brėžiamas automobilio traukos charakteristikos grafikas .
4. Automobilio traukos balansas
Traukos balanso lygtis:
Paaiškinkite traukos balanso lygtį FL = Fk ± Fµ ± Fa + FW (N)
Fk-riedėjimo pasipriešinimo jėga.
Fф-Įkalnės pasipriešinimo jjėga;
Fa- greitėjimo riedėjimo jėga;
Fw-oro pasipriešinimo jėga
Skaičiuojant traukos balansą priimame, kad automobilis važiuoja tolygiai horizontaliu keliu, todėl:
Fa = 0 Fa = 0
Traukos balanso lygtis bus: FL = Fk + FW (N).
(10)
Skaičiuojame riedėjimo pasipriešinimo jėgą Fk = Ga•k (N)
Ga=16250N
k= 0,02
Fk= 0.02*16250=325 N
Skaičiuojame oro pasipriešinimo jėgą. FW = kW•A•v2 (N).
B=1,44m
kw=0,15
H=1.395m
A=BxH
A=1,44*1,395=2,01m
Fw= 0,15*2,01*2.92 = 2.53N
Skaičiuojam kiekvienai pavarai prie įvairių greičių. Gautus duomenis surašom į 4 lentelę
4 lentelė
Oro pasipriešinimo jėga
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Fw 2.53 10.10 22.73 40.41 51.14 63.14 76.40 90.92
2 Fw 6.87 27.48 61.83 109.91 139.11 171.74 207.80 247.30
3 Fw 15.30 61.18 137.66 244.73 309.74 382.39 462.70 550.65
4 Fw 27.77 111.07 249.91 444.29 562.30 694.20 839.98 999.65
5 Fw 43.39 173.55 390.49 694.20 878.59 1084.68 1312.47 1561.95
Traukos balanso grafike oro pasipriešinimo jėga yra brėžiama tik paskutinės pavaros. Pagal gautus dduomenis brėžiamas automobilio traukos balanso grafikas.
5. Automobilio dinaminė charakteristika
Dinaminės charakteristikos sudarymui skaičiuoju dinaminį faktorių, automobiliui važiuojant įvairiomis pavaromis prie įvairių variklio sūkių pilnai pakrautam.
Dinaminis faktorius
1 2 3 4 5 6 7 8
1 D 0.38 0.41 0.41 0.38 0.35 0.32 0.29 0.24
v 2.90 5.79 8.69 11.58 13.03 14.48 15.92 17.37
2 D 0.23 0.24 0.24 0.22 0.21 0.19 0.16 0.14
v 4.77 9.55 14.32 19.10 21.49 23.87 26.26 28.65
3 D 0.15 0.16 0.16 0.14 0.13 0.11 0.09 0.07
v 7.12 14.25 21.37 28.50 32.06 35.62 39.19 42.75
4 D 0.11 0.12 0.11 0.09 0.07 0.06 0.04 0.01
v 9.60 19.20 28.80 38.40 43.20 48.00 52.80 57.60
5 D 0.09 0.09 0.07 0.05 0.03 0.01 -0.01 -0.04
v 12.00 24.00 36.00 48.00 54.00 60.00 66.00 72.00
DINAMINĖ CHARAKTERISTIKA PARODO DINAMINIO FAKTORIAUS PRIKLAUSOMYBĘ NUO AUTOMOBILIO VAŽIAVIMO GREIČIO.
Pagal gautus duomenis brėžiau grafiką.
6. Automobilio apkrovimo monograma
Apkrovimo monogramos sudarymui apskaičiuojamas tuščio automobilio dinaminis faktorius
Naudojantis šia formule ir sudaroma monograma. Pasirenkama tam tikros pakrauto automobilio dinaminio faktoriaus reikšmės, įstatomos į šią formulę ir apskaičiuojamos ją atitinkančios nepakrauto automobilio dinaminio faktoriaus reikšmės. Gauti dydžiai tuo pačiu dinaminio faktoriaus masteliu pažymimi tie krovinio dydžio qk=0. Anksčiau pasirinkti ir naujai apskaičiuoti taškai sujungiami tiesėmis. Visos šios tiesės turi susikirsti viename taške. Taip gaunama monograma.
D0 0.58 0.62 0.62 0.58 0.54 0.49 0.44 0.37
Brėžiau apkrovimo monogramą dinaminėje charakteristikoje.
7. Prabuksavimo kontrolės grafikas
Prabuksavimo kontrolės grafikas brėžiamas kartu su dinamine charakteristika ir apkrovimo monograma. Duomenis grafikui rekomenduojama skaičiuoti kai automobilis važiuoja asfaltu ir kibumo koeficientas būna 0,75 – 0,8 ir jo reikšmės gali kisti nuo 0,1 iki 0,9.
Kai kibumo reikšmę prilyginau 1 skaičiuojame pagal formules:
G0 – nepakrauto automobilio svoris (N)
Ga – pakrauto automobilio svoris (N)
φk – kibumo reikšmės
φ – važiuojant asfaltu 0,75 – 0,8
Duomenys prabuksavimo kontrolės grafikui
φk 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Dφ0 0.049 0.098 0.147 0.197 0.246 0.295 0.344 0.393 0.442
Dφ 0.075 0.150 0.225 0.300 0.375 0.450 0.525 0.600 0.675
Brėžiau prabuksavimo kontrolės grafiką dinaminėje charakteristikoje su monograma.
8. Automobilio greitėjimo, lėtėjimo skaičiavimas
Pagrindiniai automobilio įsibėgėjimą charakterizuojantys parametrai yra šie: įsibėgėjimo pagreitis, trukmė ir kelias. TTaigi juo automobilis gali išvystyti didesnį pagreitį, įsibėgėti per trumpiausiame kelio ruože pasiekti norimą greitį, tuo jis yra dinamiškesnis.
Nagrinėdami įsibėgėjimo procesą naudosimės dinamine charakteristika. Iš dinaminio faktoriaus balanso lygties galima surasti pagreitį įsibėgėjimo metu:
k – riedėjimo pasipriešinimo koeficientas;
g – laivo kūno kritimo pagreitis; g=9.81 m/s2
δ – koef. įvertinantis besisukančių automobilio detales;
Skaičiuojant skirtingą perdavimą turinčiom pavarom ipd
Automobilio greitėjimas skaičiuojamas pilnai pakrautam automobiliui, važiuojant horizontaliu asfalto betoninės dangos keliu, kurio k yra lygus 0,015.
Duomenis surašome į lentelę:
1 2 3 4 5 6 7 8
1 a 2.33 2.50 2.49 2.32 2.17 1.97 1.74 1.46
v 2.90 5.79 8.69 11.58 13.03 14.48 15.92 17.37
2 a 1.73 1.84 1.83 1.68 1.55 1.39 1.20 0.97
v 4.77 9.55 14.32 19.10 21.49 23.87 26.26 28.65
3 a 1.21 1.28 1.24 1.09 0.97 0.83 0.66 0.46
v 7.12 14.25 21.37 28.50 32.06 35.62 39.19 42.75
4 a 0.89 0.91 0.83 0.65 0.53 0.37 0.19 -0.01
v 9.60 19.20 28.80 38.40 43.20 48.00 52.80 57.60
5 a 0.68 0.66 0.54 0.31 0.16 -0.02 -0.23 -0.47
v 12.00 24.00 36.00 48.00 54.00 60.00 66.00 72.00
Brėžiau greitėjimo grafiką.
9. Įsibėgėjimo laikas ir kelias
Įsibėgėjimo laikas nustatomas naudojantis greitėjimo grafiku. Jame kiekvienos pavaros grafikas padalinamas į 6 ruoželius ir surandamos kiekvieno ruoželio greitis ir greitėjimas pagal grafiko mastelį. Gauti duomenys iš grafiko naudojami skaičiuojant įsibėgėjimui sugaištą laiką bei nuvažiuotą įsibėgėjant kelią.
Suminis visos pavaros įsibėgėjimo laikas bus lygus visų ruoželių laiko sumai
Įsibėgėjimo kelias surandamas
Suminis visos pavaros įsibėgėjimo kelias surandamas
Duomenys lentelėse.
Skaičiuojame automobilio įsibėgėjimo laiką, duomenis ėmiau iš grafiko ir surašiau į lentelės.
Įsibėgėjimo laikas 1 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 3.5 5 10.5 12.5 13.5
5 10.5 12.5 13.5 14.5
2 Greitėjimas m/s2
pradinis
galinis 2.41 2.54 2.44 2.28 2.09
2.54 2.44 2.28 2.09 1.93
3 Vidutinis pagreitėjimas
avid=(apr+agl)/2 2.48 2.49 2.36 2.19 2.01
4 Įsibėgėjimo laikas
tn =
0.61 2.21 0.85 0.46 0.50
5 Suminis įsibėgėjimo laikas
4,62
Įsibėgėjimo laikas 2 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 14.5 16.5 19.5 22.5 24.5
16.5 19.5 22.5 24.5 25.5
2 Greitėjimas m/s2
pradinis
galinis 1.93 1.82 1.68 1.51 1.35
1.82 1.68 1.51 1.35 1.20
3 Vidutinis pagreitėjimas
avid=(apr+agl)/2 1.88 1.75 1.60 1.43 1.28
4 Įsibėgėjimo laikas
tn =
1.07 1.71 1.88 1.40 0.78
5 Suminis įsibėgėjimo laikas
6,84
Įsibėgėjimo laikas 3 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 25.5 27 30.5 33 35.5
27 30.5 33 35.5 37.5
2 Greitėjimas m/s2
pradinis
galinis 1.2 1.13 1.04 0.94 0.82
1.13 1.04 0.94 0.82 0.72
3 Vidutinis pagreitėjimas
avid=(apr+agl)/2 1.17 1.09 0.99 0.88 0.77
4 Įsibėgėjimo laikas
tn =
1.29 3.23 2.53 2.84 2.60
5 Suminis įsibėgėjimo laikas
12,48
Įsibėgėjimo laikas 4 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 37.5 40 42.5 45.5 48
40 42.5 45.5 48 49.5
2 Greitėjimas m/s2
pradinis
galinis 0.72 0.63 0.54 0.45 0.35
0.63 0.54 0.45 0.35 0.29
3 Vidutinis pagreitėjimas
avid=(apr+agl)/2 0.68 0.59 0.50 0.40 0.32
4 Įsibėgėjimo laikas
tn ==
3.70 4.27 6.06 6.25 4.69
5 Suminis įsibėgėjimo laikas
24,98
Įsibėgėjimo kelias randamas naudojantis grafiku, duomenys surašomi į lenteles.
Įsibėgėjimo kelias 1 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 3.5 5 10.5 12.5 13.5
5 10.5 12.5 13.5 14.5
2 Vidutinis greitis
Vvid=(Vpr+Vgl)/2 4.25 7.75 11.50 13.00 14.00
3 Įsibėgėjimo laikas tn 0.61 2.21 0.85 0.46 0.50
4 Įsibėgėjimo kelias
2.58 17.12 9.75 5.95 6.97
5 Suminis įsibėgėjimo kelias
42,35
Įsibėgėjimo kelias 2 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 14.5 16.5 19.5 22.5 24.5
16.5 19.5 22.5 24.5 25.5
2 Vidutinis greitis
Vvid=(Vpr+Vgl)/2 15.50 18.00 21.0 23.50 25.00
3 Įsibėgėjimo laikas tn 1.07 1.71 1.88 1.40 0.78
4 Įsibėgėjimo kelias
16.53 30.86 39.5 32.87 19.61
5 Suminis įsibėgėjimo kelias
139,36
Įsibėgėjimo kelias 3 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 25.5 27 30.5 33 35.5
27 30.5 33 35.5 37.5
2 Vidutinis greitis
Vvid=(Vpr+Vgl)/2 26.25 28.75 31.75 34.25 36.50
3 Įsibėgėjimo laikas tn 1.29 3.23 2.53 2.84 2.60
4 Įsibėgėjimo kelias
33.80 92.74 80.18 97.30 94.81
5 Suminis įsibėgėjimo kelias
398,82
Įsibėgėjimo kelias 4 pavara
Duomenys iš grafiko
Nr. Rodiklis 1 2 3 4 5
1 Greitis m/s
pradinis
galinis 37.5 40 42.5 45.5 48
40 42.5 45.5 48 49.5
2 Vidutinis greitis
Vvid=(Vpr+Vgl)/2 38.75 41.25 44.00 46.75 48.75
3 Įsibėgėjimo laikas tn 3.70 4.27 6.06 6.25 4.69
4 Įsibėgėjimo kelias
143.52 176.28 266.67 292.19 228.52
5 Suminis įsibėgėjimo kelias
1107,17
Priedai
Išvados
Didėjant sukimosi dažniui variklio galingumas didėja, taip pat didėja sukimosi momentas. Tačiau pasiekus kritines vertes sukimosi dažnio abu šie dydžiai pradeda mažėti
Kaip matome iš grafiko pirmąja pavara yra gaunama didžiausia traukos jėga. Kai tuo tarpu greitis važiausias. Didėjant pavarai traukos jėga mažėja, o greitis didėja ir penktąja pavara yra pasiekiamas didžiausias greitis.
Traukos balanso grafike matome, kad vėjo pasipriešinimo jėga nuo greičiau priklauso beveik tiesiškai. Čia vėjo pasipriešinimo jėga ėmėme kuomet automobilis važiuoja penktąja pavara.
Automobilio dinaminės charakteristikos grafikas tai yra dinaminio faktoriaus priklausomybė nuo greičio. Šis grafikas gaunamas labai panašus kaip ir traukos jėgos grafikas.
Automobilio greitėjimo grafikas tai pagreičio priklausomybė nuo greičio. Nubrėžus šią priklausomybę galima nustatysi kada(kokiu greičiu važiuojant)
naudinga perjungti aukštesnę pavarą.
Įsibėgėjimo laiko bei kelio grafikai buvo brėžiami naudojant sumines laiko ir kelio vertes, kurios buvo gautos iš automobilio greitėjimo grafiko kiekviena pavara. Laiko ir kelio priklausomybė nuo greičio yra praktiškai vienodos, beveik parabolinio dėsnio.
