Uploaded by welloy16

Курсач АТТ

advertisement
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Наземных транспортно-технологических машин»
Курсовая работа
По дисциплине: «Автотракторный транспорт»
На тему: «Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных элементов конструкции грузового автомобиля КамАЗ 5320»
Выполнил студент: гр. 2-НТТСс-4
Димов Я.А.
Руководитель: д.т.н.
Добромиров В.Н.
Санкт-Петербург
2023
Содержание
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 4
1.
Анализ конструктивных особенностей автомобиля ......................... 5
1.1
Внешний вид автомобиля ............................................................. 5
1.2
Общий вид автомобиля ................................................................. 5
1.3
Классификационные признаки АТС ............................................ 6
1.4
Техническая характеристика АТС ............................................... 6
1.5
Общие конструктивные решения и их отображение в символике
сжатия инженерной информации. ..................................................................... 7
1.6 Кинематическая схема трансмиссии ................................................. 8
2.
Обоснование выбора силовой установки .......................................... 9
2.1
Максимальная мощность двигателя ............................................ 9
2.2
Эффективная мощность двигателя ............................................ 10
2.3 Эффективный крутящий момент ..................................................... 10
2.4 Внешняя скоростная характеристика ............................................. 11
2.5 Мощность двигателя для движения в заданных условиях ........... 12
2.5.1 Мощность двигателя для движения автомобиля с заданной
максимальной скоростью. ............................................................................ 12
2.5.2 Мощность двигателя для движения автомобиля на подъем
заданной максимальной крутизны. ............................................................. 13
3.
Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля. ....... 14
3.1
Динамическая и тягово-скоростная характеристики АТС. ..... 14
3.2
Номограмма нагрузок. ................................................................. 18
Изм Лист
№ докум.
Разраб.
Димов Я.А.
Провер.
Добромиров
Реценз.
В.Н.
Н. Контр.
Утверд.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Анализ и расчет
грузового автомобиля
КамАЗ 5320
Лит.
Лист
2
Листов
40
СПбГАСУ
2-НТТСс-4
4.
3.3
Ускорения при разгоне. ............................................................... 19
3.4
Топливная экономичность автомобиля ..................................... 22
3.5
Мощностной баланс автомобиля ............................................... 25
3.6
Выводы .......................................................................................... 27
Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии .................... 29
4.1
Расчет сцепления.......................................................................... 29
4.2
Расчет ступенчатых КП ............................................................... 31
4.2.1 Расчет передаточных чисел коробки передач ...................... 31
4.2.2 Расчет межосевого расстояния валов КП .............................. 34
4.2.3 Расчет карданной передачи .................................................... 34
5.
6.
7.
Расчет параметров подвески автомобиля ........................................ 35
5.1
Жесткость подвески ..................................................................... 35
5.2
Динамические ходы подвески .................................................... 36
5.3
Техническая частота колебаний ................................................. 36
Расчет параметров систем управления ............................................ 37
6.1
Расчет параметров рулевого управления .................................. 37
6.2
Расчет параметров тормозного управления .............................. 37
Заключение ......................................................................................... 39
Список использованной литературы ........................................................ 40
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
3
ВВЕДЕНИЕ
Автомобиль КамАЗ-5320 — советский и российский трёхосный бортовой крупнотоннажный грузовой автомобиль-тягач с колёсной формулой 6 × 4
и грузоподъемностью 8 т, выпускавшийся Камским автомобильным заводом
(КамАЗ) с 1976 г. по 2001 г. Стал первой по счёту моделью автомобиля под
маркой КамАЗ. Предназначен для выполнения транспортировочных процессов в строительной отрасли и практически во всех сферах промышленной и
хозяйственной деятельности, в том числе для постоянной работы автопоездом
с прицепом. Кузов — металлическая платформа с открывающимися боковыми
и задним бортами и тентом. Кабина — трёхместная, цельнометаллическая, откидывающаяся вперёд. Основной прицеп — ГКБ 8350 того же типоразмера.
КамАЗ-5320 отлично подходит для дальней и ближней транспортировки грузов. Данная модель экспортировалась в 40 мировых государств и на его базе
было построено множество моделей для перевозки среднетоннажных грузов.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
4
1.
Анализ конструктивных особенностей автомобиля
1.1 Внешний вид автомобиля
Внешний вид автомобиля КамАЗ 5320 представлен на рисунке 1.
Рис. 1 Внешний вид автомобиля КамАЗ 5320
1.2 Общий вид автомобиля
Чертеж общего вида автомобиля КамАЗ 5320 представлен на рисунке 2.
Рис. 2 Общий вид автомобиля КамАЗ 5320
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
5
1.3 Классификационные признаки АТС
По международной классификации: согласно Правилам ЕЭК ООН АТС
принадлежит к категории N3 - грузовые, специальные, специализированные
автомобили, автотягачи полной массой более 12 т. (полная масса из технической характеристики - 15 305 кг).
По национальной классификации, установленной отраслевой нормалью
ОН 025 270 -66, по цифровой части обозначения КамАЗ-5320 принадлежит к
5 классу полной массы (14,0т-20,0т), вид АТС- бортовой автомобиль, порядковый заводской номер модели - 20.
1.4 Техническая характеристика АТС
Техническая характеристика АТС представлена в таблице 1.
Таблица 1. Технические характеристики КамАЗ 6520
Параметр
Показатель
Колесная формула
6х4
Допустимая полная масса автомобиля, кг
Допустимая нагрузка на переднюю
ось, кг
Допустимая нагрузка на заднюю ось,
кг
15305
4375
10930
Масса снаряженного автомобиля, кг
7080
Допустимая грузоподъемность, кг
8000
Максимальная скорость, км/ч
80
Тип и марка двигателя
КамАЗ-740.10 дизельный с турбонаддувом
Максимальная мощность двигателя,
162 (220), при частоте вращения
кВт (л.с.)
2600 об/мин
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
6
Продолжение таблицы 1.
Максимальный крутящий момент 667, при частоте вращения 1700
двигателя, Н·м
об/мин
Тип и марка коробки передач
КПП 15 механическая
Число передач КП
10
𝑖ГП = 6,53;
Передаточное числа КП и ГП
Передаточные числа КП приведены в
таблице 1
Бездисковые колеса
Размер обода 9.0-20 (260-508)
Размер шин 9.00 R20 (260 R508)
Тип, марка и размерность шин
𝑟ст = 0,476м
Таблица 2. Передаточные числа КПП 15
КП
1
2
3
4
5
ЗХ
Н
7,82
4,03
2,5
1,53
1,00
7,38
В
6,38
3,29
2,04
1,25
0,815
6,02
1.5 Общие конструктивные решения и их отображение в символике сжатия инженерной информации.
Общие конструктивные решения автомобиля КамАЗ 5320 и их отображение в символике сжатия инженерной информации представлены в таблице
3.
Таблица 3. Общие конструктивные решения автомобиля КамАЗ 5320.
Схемное изображение
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КФ
ФП
ОФ
ФУ
6х4
023
1-23
1-00
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
7
1.6 Кинематическая схема трансмиссии
Кинематическая схема трансмиссии автомобиля КамАЗ 5320 изображена на рисунке 3.
Рис. 3 Кинематическая схема трансмиссии
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
8
Кинематическая схема коробки переключения передач автомобиля КамАЗ 5320 изображена на рисунке 4.
Рис. 4 Кинематическая схема КПП 15
2. Обоснование выбора силовой установки
Определение параметров двигателя включает:

определение максимальной мощности (𝑁ДВ𝑚𝑎𝑥 );

определение эффективной мощности (𝑁𝑒 );

определение эффективного момента (𝑀𝑒 );

построение внешней скоростной характеристики двигателя 𝑁𝑒 =
𝑓(𝜔𝑒 ) и 𝑀𝑒 = 𝑓(𝜔𝑒 ).
2.1 Максимальная мощность двигателя
Максимальная мощность двигателя определяется из формулы Лейдермана.
𝑁ДВ𝑚𝑎𝑥 =
𝑁ДВ
,
𝜔𝑒
𝜔𝑒 2
𝜔𝑒 3
[𝑎 ⋅ 𝜔 + 𝑏 ⋅ (𝜔 ) − 𝑐 ⋅ (𝜔 ) ]
𝑁
𝑁
𝑁
(1)
где а,b,c – эмпирические коэффициенты, зависящие от типа двигателя
(для дизельного ДВС: а=0,53; b=1,56; c=1,09)
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
9
𝜔𝑒 – текущее значение угловой скорости коленчатого вала, 𝑐 −1
𝜔𝑁 – угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности двигателя, 𝑐 −1
Для случая максимальной мощности принимаем
𝜔𝑒 = 𝜔𝑁 , т.е. 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 1
Тогда при условии 𝑁ДВ = 162 КВт (см. техническую характеристику машины)
𝑁ДВ 𝑚𝑎𝑥 =
162
= 162 КВт
[0,53 ⋅ 1 + 1,56 ⋅ (1)2 − 1,09 ⋅ (1)3 ]
В соответствии с полученным значением 𝑁дв𝑚𝑎𝑥 строится внешняя скоростная характеристика двигателя − зависимость эффективной мощности 𝑁𝑒
и эффективного момента 𝑀𝑒 от угловой скорости коленчатого вала.
2.2 Эффективная мощность двигателя
Эффективная мощность двигателя вычисляется по формуле Лейдермана.
𝜔𝑒
𝜔𝑒 2
𝜔𝑒 3
𝑁𝑒 = 𝑁ДВ𝑚𝑎𝑥 ⋅ [𝑎 ⋅
+𝑏⋅( ) −𝑐⋅( ) ]
𝜔𝑁
𝜔𝑁
𝜔𝑁
(2)
Определяем 𝑁𝑒 для значений 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0.
𝑁𝑒 = 162,0 ⋅ [0,53 ⋅ 0,2 + 1,56 ⋅ (0,2)2 − 1,09 ⋅ (0,2)3 ] = 25,86 КВт
Остальные значения 𝑁𝑒 для соответствующих отношений 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 рассчитываются аналогично.
2.3 Эффективный крутящий момент
Эффективный крутящий момент определяется по зависимости:
𝑀𝑒 = 1000 ⋅
𝑁𝑒
𝜔𝑒
(3)
Обоснование выбора текущих значений угловой скорости коленчатого
вала 𝜔𝑒 для определения 𝑀𝑒 :
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
10
Задаем значение 𝜔𝑁 (т.е. 𝜔𝑒 при максимальной мощности). Принимаем
𝜔𝑒 = 272,27 с−1 (2600 мин−1 , см. техническую характеристику машины). Из
𝜔е /𝜔𝑁 определяем 𝜔𝑁 :
- при 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,2; 𝜔𝑁 = 0,2𝜔𝑒 ;
- при 𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,4; 𝜔𝑁 = 0,4𝜔𝑒 и т.д.
Результаты расчётов сведены в таблицу 4. По её данным строим скоростную характеристику двигателя.
2.4 Внешняя скоростная характеристика
Таблица 4. Внешняя скоростная характеристика двигателя.
𝜔𝑒 /𝜔𝑁
0.2
0.4
0.6
0.8
1
𝜔𝑒 , 1/с
54.45
108.91
163.36
217.82
272.27
n, об/мин
520
1040
1560
2080
2600
𝑁𝑒 , КВт
25.87
63.48
104.35
140.02
162.00
𝑀𝑒 , Н · м
475.05
582.86
638.79
642.84
595.00
На внешней скоростной характеристике отмечаем:
𝜔М - угловая скорость коленчатого вала при М𝑚𝑎𝑥 ;
𝜔𝑁 - угловая скорость коленчатого вала при 𝑁𝑚𝑎𝑥 ;
𝐾𝑀 = 𝑀/𝑀𝑚𝑎𝑥 ;
𝐾𝜔 = 𝜔𝑁 /𝜔𝑀 ;
Значения характерных точек:
𝜔М = 217,82 𝑐 −1 ;
𝜔𝑁 = 272,27 𝑐 −1 ;
𝐾𝑀 =
𝐾𝜔 =
Изм. Лис
т
642,84
595
272,27
217,82
№ докум.
= 1,08;
= 1,25;
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
11
График внешней скоростной характеристики представлен на рисунке 5.
Рис. 5 График внешней скоростной характеристики
2.5 Мощность двигателя для движения в заданных условиях
Для уточнения значения мощности определим ее при:

максимальной скорости, приведенной в технической характери-
стике;

максимальном угле подъёма, характерном для неполноприводных
автомобилей.
2.5.1 Мощность двигателя для движения автомобиля с заданной
максимальной скоростью.
𝑁ДВ = (𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 + 𝐾в ⋅ 𝐹 ⋅
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
2−3тр
𝑉𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑎𝑥 ) 𝑉𝑚𝑎𝑥
10−3
⋅
,
𝜂тр (1 − 𝛿)
КР32.01.05.000ПЗ
(4)
Лис
т
12
где 𝐺𝑎 – полный вес автомобиля, H;
𝜓𝑉 – коэффициент сопротивления движению при заданных условиях;
𝐾в – коэффициент сопротивления воздуха, Н ∙ с2 / м4;
(𝐾в = 0,25Н ∙ с2 / м4 )
𝐹– лобовая площадь автомобиля, м2 (~ 7м2);
𝑉𝑚𝑎𝑥 – максимальная скорость движения автомобиля, м/с;
(80 км/ч = 22 м/с)
𝜂тр – КПД трансмиссии (~0,85),
𝛿– коэффициент буксования колес (𝛿 ≈0,15 – 0,20).
Для случая движения с 𝑉𝑚𝑎𝑥 по ровному горизонтальному асфальтобетону (при 𝜓𝑉 = 0,017):
2 )
𝑁ДВ = (𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 + 𝐾в ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉𝑚𝑎𝑥
⋅ 𝑉𝑚𝑎𝑥 ⋅
0,25 ⋅ 7 ⋅ 222 ) ⋅ 22 ⋅
10−3
0,85(1−0,2)
10−3
𝜂тр (1−𝛿)
= (150142 ⋅ 0,017 +
= 110 кВт (149,56 л.с)
Мощности установленного двигателя (162 кВт) достаточно для
обеспечения максимальной заданной скорости движения.
2.5.2 Мощность двигателя для движения автомобиля на подъем заданной максимальной крутизны.
Для движения на грунтовый подъем крутизной 𝛼 = 200 с 𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑁ДВ
= 𝐺𝑎 (𝑓 + 𝑖) ⋅ 𝑉𝑚𝑖𝑛 ⋅
10−3
,
𝜂тр (1 − 𝛿)
(5)
где ƒ- коэффициент сопротивления качению. ƒ = 0,05 – для качения по
сухому грунтовому основанию;
i – уклон дороги, i=0,4 и (𝛼 = 20º);
δ = 0,2;
𝑉𝑚𝑖𝑛 =1,4 м/с (5км/ч).
Тогда
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
13
𝑁ДВ
150142 ⋅ 1,4 ⋅ (0,05 + 0,4) ⋅ 10−3
=
= 139 кВт
0,85 ⋅ (1 − 0,2)
Мощности установленного двигателя (162 кВт) достаточно для преодоления подъема крутизной 200 полностью груженым с заданной скоростью 5
км/ч.
3. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля.
3.1 Динамическая и тягово-скоростная характеристики АТС.
Характеристика строится для автомобиля с полной нагрузкой. С изменением 𝐺𝑎 динамический фактор 𝐷𝑎 меняется. 𝐷𝑎 определяется по формуле:
𝐷𝑎 =
𝑃Т − Р𝑊
,
𝐺𝑎
(7)
где 𝑃Т - сила тяги, Н;
Р𝑊 - сила сопротивления воздуха, Н;
𝐺𝑎 - полный вес автомобиля, Н.
𝑃Т = Ме ⋅ 𝑈тр ⋅
𝜂тр
,
𝑟ст
Р𝑊 = Кв ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉 2 ,
(8)
(9)
где 𝑀𝑒 -эффективный момент двигателя (определяется по внешней скоростной характеристике), Н∙м;
𝑈тр - передаточное число трансмиссии; 𝑈тр = 𝑈КП𝑖 · 𝑈ГП ;
𝜂тр - К.П.Д. трансмиссии (0,85);
𝑟 - радиус колеса, м (𝑟 ≅ 𝑟ст = 0,476);
Кв - коэффициент сопротивления воздуха, Н ∙ с2 ∕ м4 ;
𝐹- лобовая площадь автомобиля, м2 ;
𝑉- скорость движения автомобиля, м⁄с.
Скорость движения автомобиля определяется по зависимости:
𝑟ст
𝑉 = 𝜔𝑒 ⋅
,
𝑈тр
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
(10)
Лис
т
14
где 𝜔𝑒 - текущее значение угловой скорости к.в. двигателя, с−1 (определяется по внешней скоростной характеристике двигателя)
Т.к. скоростная характеристика построена по пяти точкам (𝜔𝑒 /𝜔𝑁 = 0,2;
0,4; 0,6; 0,8; 1,0) для построения динамической характеристики используем эти
же точки со значениями 𝜔𝑒 54.45; 108.91; 163.36; 217.82; 272.27 с−1 соответственно.
Проводим расчёты для 𝜔𝑒 = 54.45 с−1 , по остальным точкам значения
М e 𝑈тр , 𝑉, 𝑃𝑇 , 𝑃𝑊 и 𝐷𝑎 - сводим в таблицу.
Для 𝜔𝑒 = 54.45 𝑐 −1 и М𝑒 = 475.05 𝐻 ⋅ м (рис. 5),
𝑉=
54.45 ⋅ 0,476
= 0,51 м/с
51.06
𝑃𝑤 рассчитываем при Кв = 0,68 Н ∙ с2 ∕ м4 и 𝐹 = 6,9 м2
Тогда:
𝑃𝑊 = 0,68 ⋅ 6,9 ⋅ 0,512 = 1,22 Н;
𝑈тр1 = 𝑈КПв1 𝑖ГП = 7.82 ∗ 6.53 = 51.06;
𝑃Т = 475.05 ⋅ 51.06 ⋅
𝐷𝑎 =
0,85
0,476
= 43318 Н;
43314.38 − 1.22
= 0,288
150142
при 𝐺𝑎 = 150 142 Н.
Полная динамическая характеристика автомобиля представлена в таблице 5.
Таблица 5. Динамическая характеристика автомобиля
𝜔𝑒 , с−1
54.45
108.91
163.36
217.82
272.27
𝑀𝑒 , Н ∙ м
475.05
582.86
638.79
642.84
595.00
Рт1н
V1н, м/с
Pw
D
Изм. Лис
т
№ докум.
43318
0.5076
1.2089
0.2885
Подпись
Дат
а
iтр=51.06
53149
58249
1.0152
1.5228
4.8356
10.88
0.354
0.3879
iтр=26.32
58618
2.0304
19.342
0.3903
КР32.01.05.000ПЗ
54256
2.538
30.223
0.3612
Лис
т
15
Продолжение таблицы 5.
Pт2н
V2н, м/с
Pw
D
22324
0.985
4.5519
0.1487
Pт3н
V3н, м/с
Pw
D
13848
1.5878
11.828
0.0922
Pт4н
V4н, м/с
Pw
D
8475.2
2.5944
31.581
0.0562
Pт5н
V5н, м/с
Pw
D
5539.4
3.9694
73.927
0.0364
Pт1в
V1в, м/с
Pw
D
35341
0.6222
1.8162
0.2354
Pт2в
V2в, м/с
Pw
D
18225
1.2065
6.8299
0.1213
Pт3в
V3в, м/с
Pw
11300
1.9458
17.764
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
27390
30018
1.9699
2.9549
18.208
40.967
0.1823
0.1997
iтр=16.33
16991
18622
3.1755
4.7633
47.314
106.46
0.1129
0.1233
iтр=9.99
10399
11397
5.1887
7.7831
126.32
284.23
0.0684
0.074
iтр=6.53
6796.6
7448.7
7.9388
11.908
295.71
665.35
0.0433
0.0452
iтр=41.66
43362
47523
1.2443
1.8665
7.2648
16.346
0.2888
0.3164
iтр=21.48
22361
24506
2.413
3.6195
27.32
61.469
0.1487
0.1628
iтр=13.32
13865
15195
3.8916
5.8373
71.057
159.88
30209
3.9398
72.831
0.2007
27961
4.9248
113.8
0.1855
18740
6.351
189.25
0.1236
17345
7.9388
295.71
0.1136
11469
10.377
505.29
0.073
10615
12.972
789.52
0.0654
7495.9
15.878
1182.8
0.042
6938.1
19.847
1848.2
0.0339
47824
2.4886
29.059
0.3183
44265
3.1108
45.405
0.2945
24662
4.826
109.28
0.1635
22826
6.0325
170.75
0.1509
15292
7.7831
284.23
14154
9.7289
444.1
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
16
Продолжение таблицы 5.
D
0.0751
0.0919
0.1001
0.1
0.0913
iтр=8.16
Рт4в
6924.2
8495.7
9310.9
9369.9
8672.6
V4в, м/с
3.1755
6.351
9.5265
12.702
15.878
Pw
47.314
189.25
425.82
757.02
1182.8
D
0.0458
0.0553
0.0592
0.0574
0.0499
iтр=5.32
Pт5в
4514.6
5539.2
6070.7
6109.2
5654.5
V5в, м/с
4.8704
9.7408
14.611
19.482
24.352
Pw
111.3
445.19
1001.7
1780.8
2782.5
D
0.0293
0.0339
0.0338
0.0288
0.0191
iтр=39.31
Pт зх
33347
40915
44841
45125
41767
Vзх, м/с
0.6594
1.3187
1.9781
2.6375
3.2968
Pw
2.0399
8.1597
18.359
32.639
50.998
D
0.2221
0.2725
0.2985
0.3003
0.2778
График тягово-скоростной характеристики изображен на рисунке 6.
Рис. 6 График тягово-скоростной характеристики
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
17
Динамическая характеристика представлена на рисунке 7.
Рис. 7 График динамической характеристики
3.2 Номограмма нагрузок.
Для исключения необходимости расчета величины динамического фактора при каждом изменении веса (нагрузки) автомобиля, его динамическую
характеристику дополняют номограммой нагрузок.
Порядок построения номограммы нагрузок:
- ось абсцисс динамической характеристики продолжают влево и откладывают на ней произвольный отрезок;
- на этом отрезке наносим шкалу нагрузок в процентах, %;
- через нулевую точку шкалы нагрузок проводим прямую, параллельную
оси 𝐷𝑎 ;
- на этой новой ординате наносим шкалу динамического фактора для порожнего автомобиля 𝐷𝑜 .
Определение масштаба шкалы - из формулы:
𝐷𝑜 = 𝐷𝑎 ⋅ 𝑚𝑜 /𝑚𝑎 , т.е. 𝐷𝑜 /𝐷𝑎 = 𝑚𝑜 /𝑚𝑎 = 𝑎𝑜 ,
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
18
где
𝑎𝑜 - изменение масштаба шкалы динамического фактора автомобиля с
полной нагрузкой по отношению к порожнему автомобилю;
𝑚𝑎 - полная масса автомобиля, кг;
𝑚𝑜 - масса снаряжённого автомобиля, кг.
Равнозначные деления шкал 𝐷𝑎 и 𝐷𝑜 (например 0,05; 0,1 и т.д.) соединяем прямыми линиями. Эти линии обычно проводят через «круглые» значения динамического фактора.
𝑚𝑜 = 7080 кг
𝑚𝑎 = 15305 кг
𝑎𝑜 = 7080/15305 = 0,46
Номограмма нагрузок показана на рисунке 8.
Рис. 8 Номограмма нагрузок.
3.3 Ускорения при разгоне.
Ускорение во время разгона для случая движения на всех передачах
трансмиссии:
𝑗𝑖 =
𝑔(𝐷𝑎𝑖 − 𝜓𝑉 )
,
𝛿вр
(11)
𝑖
где 𝑖- номер передачи в коробке передач;
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
19
𝜓𝑉 - коэффициент сопротивления движению при максимальной скорости
(для асфальто-бетонного) дорожного покрытия при движении по горизонтальному ровному участку дороги 𝜓𝑉 = 0,017);
𝛿вр - коэффициент учёта вращающихся масс при включённой 𝑖- ой пере𝑖
даче в трансмиссии.
2
𝛿вр = (1 + 𝑏) + 𝑎𝑈тр
,
𝑖
(12)
где 𝑏 - коэффициент, учитывающий влияние кинетической энергии колёс, не зависящий от влияния силовой передачи;
𝑎 - коэффициент, учитывающий влияние кинетической энергии силовой установки.
По экспериментальным данным 𝑏 = 0,03. . .0,05; 𝑎 = 0,001. . .0,002.
Большие значения коэффициентов принимаются для более тяжёлых машин.
2
Принимаем 𝛿вр = 1,04 + 0,0015 ⋅ 𝑈тр
.
𝑖
Для 𝑈тр1 = 51,06 получаем:
𝛿вр1 = 1,04 + 0,0015 ⋅ 51,062 = 4,95;
𝑗1 = 9,81(0,2885 − 0,017)/4,95 = 0,54 м/с2 .
Результаты расчёта для всех контрольных точек на всех передачах в
трансмиссии сводим в таблицу и по этим данным строим график ускорений
автомобиля.
Таблица 6. Разгоночная характеристика автомобиля
δв1
gв1
δв2
gв2
δв3
gв3
δв4
gв4
δв5
gв5
Изм. Лис
т
№ докум.
4.95139
0.537922 0.667606 0.734826 0.739583 0.681877
2.07879
0.621285 0.780099 0.861993 0.866967 0.795022
1.439758
0.512092 0.653113 0.724421 0.726016 0.657899
1.189727
0.323539 0.423972
0.4701 0.461923 0.399443
1.103961
0.172409 0.233689 0.250411 0.222576 0.150182
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
20
Продолжение таблицы 6.
δв6
gв6
δв7
gв7
δв8
gв8
δв9
gв9
δв10
gв10
δзх
gзх
3.643508
0.587961 0.731699 0.806153 0.811323 0.747208
1.732324
0.590849 0.746079
0.82572 0.829771 0.758233
1.306182
0.436702 0.562326 0.624435 0.623029 0.558108
1.13994
0.247868 0.329805 0.362972 0.347369 0.282996
1.082485
0.111718 0.153409 0.151902 0.107197 0.019295
3.357985
0.599148 0.746289 0.822483 0.827732 0.762034
График ускорений при разгоне изображен на рисунке 9.
Рис. 9 Ускорения при разгоне.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
21
3.4 Топливная экономичность автомобиля
Показателем топливной экономичности автомобиля в эксплуатации служит контрольный расход топлива, т.е. путевой расход в литрах на 100 км пробега 𝑔П . Расчет производится для случая движения машины на восьмой передаче в трансмиссии.
g П  g e min  K N  K ( N   NW ) /( 36  V  Т  тр ) ,
(13)
где 𝑔𝑒 𝑚𝑖𝑛 - минимальный удельный эффективный расход топлива,
г/кВт ⋅ ч, из технической характеристики принимаем для расчёта 𝑔𝑒 𝑚𝑖𝑛 =
210;
𝐾𝑁 - коэффициент использования мощности двигателя:
𝐾𝑁 = 1,2 + 0,14И − 1,8И2 + 1,46И3 ,
(14)
где И- степень использования мощности двигателя,
И=
𝑁𝜓 + 𝑁𝑊
,
𝑁𝑇
(15)
где (𝑁𝜓 + 𝑁𝑊 ) - мощность, проводимая в трансмиссию, кВт;
𝑁𝜓 = 10−3 ⋅ 𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 ⋅ 𝑉,
(16)
где 𝜓𝑉 - сопротивление движению при максимальной скорости (при движении по ровному горизонтальному асфальтобетонному шоссе, 𝜓𝑉 = 0,017).
𝑁𝑊 = 10−3 ⋅ 𝐾 ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉 3
(17)
𝑁𝑇 - тяговая мощность двигателя, кВт:
𝑁𝑇 = 𝑁𝑒 ⋅ 𝜂тр ,
(18)
где 𝑁𝑒 -мощность двигателя по внешней скоростной характеристике,
кВт;
𝜂тр - КПД трансмиссии, (𝜂тр = 0,85);
𝐾𝜔 - коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала:
𝐾𝜔 = 1,25 − 0,99Е + 0,98Е2 − 0,24Е3 ,
где Е - степень использования оборотов двигателя,
𝜔е
Е=
,
𝜔𝑁
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
(19)
(20)
Лис
т
22
где 𝜔е - текущая угловая скорость коленчатого вала двигателя, с−1 ;
𝜔𝑁 - номинальная угловая скорость коленчатого вала двигателя, с−1 ;
𝜌𝑇 - плотность топлива, кг⁄дм3 . Для дизельного топлива 𝜌𝑇 = 0,86кг/
дм3 ;
𝑉- скорость движения автомобиля, м⁄с.
Для высшей 5-й передачи, для точки 𝜔е /𝜔𝑁 = 0,2, 𝑉 = 4,87 м/с.
𝑁𝑊 = 10−3 ⋅ 0,25 ⋅ 7 ⋅ 4,873 = 0,2 кВт;
𝑁𝜓 = 10−3 ⋅ 150142 ⋅ 0,017 ⋅ 4,87 = 12,43 кВт;
𝑁𝑇 = 25,87 ⋅ 0,85 = 21,99 кВт;
И=
𝑁𝜓 + 𝑁𝑊 12,43 + 0,2
=
= 0,57
𝑁𝑇
21,99
𝐸 = 0,2;
𝐾𝜔 = 1,25 − 0,99 ⋅ 0,2 + 0,98 ⋅ 0, 22 − 0,24 ⋅ 0, 23 = 1,089
𝑔П = 210 ⋅ 0,96 ⋅
1,089(12,43 + 0,2)
= 21,72 л/100км
36 ⋅ 4,87 ⋅ 0,86 ⋅ 0,85
Результаты расчёта сводим в таблицу 7.
Таблица 7. Топливная характеристика установившегося движения АТС.
Изм. Лис
т
𝜔𝑒 /𝜔𝑁
0.2
0.4
0.6
0.8
1
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
Е
𝐾𝑊
V, м/с
𝑁𝑊 , кВт
𝑁𝜓 , кВт
И
𝐾𝑁
𝑔П , л/100 км
25.87
21.99
0.20
1.0893
4.87
0.20
12.43
0.57
0.9631
21.72
63.48
53.96
0.40
0.9954
9.74
1.62
24.86
0.49
1.0077
21.76
104.35
88.70
0.60
0.9570
14.61
5.46
37.29
0.48
1.0128
22.63
140.02
119.02
0.80
0.9623
19.48
12.94
49.73
0.53
0.9878
24.40
162.00
137.70
1.00
1.0000
24.35
25.27
62.16
0.63
0.9370
26.84
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
23
По данным таблицы строим график топливной характеристики установившегося движения, он изображен на рисунке 10. График отображает зависимость расхода топлива от скорости движения на высшей передаче по равной горизонтальной асфальтобетонной дороге.
По графику определяем контрольный расход топлива. При Ма более 15,3
т и 𝑉а 𝑚𝑎𝑥 более 70 км/ч контрольный расход топлива определяется для 𝑉 =
60 км/ч и 𝑉 = 80 км/ч.
В нашем случае:
𝑔П60 = 23,3 л/100км;
𝑔П80 = 25,8 л/100км.
Кроме того, по графику может быть определена скорость 𝑉э , соответствующая минимальному расходу топлива. В нашем случае 𝑉э = 30 км/ч, при
этом расход топлива 𝑔Пэ составит 21,65 л/100км.
Рис. 10 Топливная характеристика установившегося движения.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
24
3.5 Мощностной баланс автомобиля
Уравнение мощностного баланса одиночной машины, для движения по
горизонтальному шоссе:
(21)
𝑁Т = 𝑁𝜓 + 𝑁𝑊 ,
Находим:
𝑁𝜓 = 10−3 ⋅ 𝐺𝑎 ⋅ 𝜓𝑉 ⋅ 𝑉
где 𝜓𝑉 - сопротивление движению при максимальной скорости (при движении по ровному горизонтальному асфальто-бетонному шоссе, 𝜓𝑉 = 0,017).
𝑁𝑊 = 10−3 ⋅ 𝐾 ⋅ 𝐹 ⋅ 𝑉 3
Тяговая мощность двигателя:
𝑁𝑇 = 𝑁𝑒 ⋅ 𝜂тр
где 𝑁𝑒 -мощность двигателя по внешней скоростной характеристике,
кВт;
𝜂тр - КПД трансмиссии, (𝜂тр = 0,85).
Результаты расчета представлены в таблице 8.
Таблица 8. Мощностной баланс АТС
0.20
0.40
0.60
1-я низшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
0.51
1.02
1.52
2-я низшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
0.98
1.97
2.95
3-я низшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
1.59
3.18
4.76
𝜔𝑒 /𝜔𝑁
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
0.80
1.00
140.02
119.02
2.03
162.00
137.70
2.54
140.02
119.02
3.94
162.00
137.70
4.92
140.02
119.02
6.35
162.00
137.70
7.94
Продолжение таблицы 8.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
25
4-я низшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
2.59
5.19
7.78
5-я низшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
3.97
7.94
11.91
1-я высшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
0.62
1.24
1.87
2-я высшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
1.21
2.41
3.62
3-я высшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
1.95
3.89
5.84
4-я высшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
3.18
6.35
9.53
5-я высшая передача
25.87
63.48
104.35
21.99
53.96
88.70
4.87
9.74
14.61
0.20
1.62
5.46
12.43
24.86
37.29
12.63
26.48
42.75
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁е , кВт
𝑁т , кВт
V, м/с
𝑁𝑊 , кВт
𝑁𝜓 , кВт
𝑁𝑊 + 𝑁𝜓 , кВт
140.02
119.02
10.38
162.00
137.70
12.97
140.02
119.02
15.88
162.00
137.70
19.85
140.02
119.02
2.49
162.00
137.70
3.11
140.02
119.02
4.83
162.00
137.70
6.03
140.02
119.02
7.78
162.00
137.70
9.73
140.02
119.02
12.70
162.00
137.70
15.88
140.02
119.02
19.48
12.94
49.73
62.66
162.00
137.70
24.35
25.27
62.16
87.43
График мощностного баланса автомобиля можно увидеть на рисунке 11.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
26
Рис. 11 Мощностной баланс АТС
3.6 Выводы
1. Максимальная мощность выбранного для установки на автомобиль
двигателя по внешней скоростной характеристике составляет 162 кВт при частоте вращения 2600 мин−1 , что совпадает с максимальной мощностью штатного двигателя, а рассчитанный максимальный крутящий момент 642,84 Н ∙ м
достигается при частоте вращения 2080 мин−1 . При этом у штатного двигателя максимальный момент 667 Н ∙ м при частоте вращения 1700 мин−1 , что
превышает расчетное значение на 3,6%.
2. Для расчета динамического фактора по сцеплению нужно воспользоваться следующей формулой.
𝐷𝜑 =
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
𝐺𝑎сц
· 𝜑,
𝐺𝑎
КР32.01.05.000ПЗ
(22)
Лис
т
27
где 𝐺𝑎сц - сцепной вес автомобиля полной массы, Н;
𝐺𝑎с - вес автомобиля полной массы, Н;
𝜑- коэффициент сцепления.
При полной массе на заднюю тележку приходится 10930 кг. В соответствии с динамическим паспортом автомобиля ограничение возможности движения гружёного автомобиля по сцеплению на горизонтальной сухой асфальтобетонной дороге (φ = 0,8; Dφ = 0,57) отсутствует. Ограничение возможности движения автомобиля по сцеплению по сухой укатанной грунтовой дороге
имеют (φ = 0,55; Dφ = 0,39) также отсутствует. Ограничение возможности
движения автомобиля по влажной укатанной грунтовой дороге (φ =
0,2; Dφ = 0,14) имеет место на передачах ниже 3-й низшей.
Заданный в техническом задании угол подъёма 200 автомобиль в гружёном состоянии может преодолевать по укатанной грунтовой дороге при включённых низших передачах в КП со скоростью не более 5 км/ч.
3. Расчёт ускорений при разгоне на разных передачах показал, что максимальное ускорение достигается при разгоне на 2-й низшей передаче в КПП
4. В соответствии с графиком топливной характеристики установившегося движения контрольный расход топлива при скоростях 60 и 80 км⁄ч составляет соответственно 23,3 и 25,8 л⁄100 км. Экономичная скорость установившегося движения составляет 30 км⁄ч, при расходе топлива 21,65 л/100 км.
5. В соответствии с графиком мощностного баланса максимальная скорость движения автомобиля составляет 87 км⁄ч, что соответствует требованию технического задания - 80 км⁄ч.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
28
4. Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии
4.1 Расчет сцепления
Максимальный момент, передаваемый сцеплением:
Мс = Ме 𝑚𝑎𝑥 · 𝛽,
(22)
где Ме 𝑚𝑎𝑥 – максимальный эффективный момент двигателя (определяется по внешней скоростной характеристике двигателя), Н∙ м;
𝛽 – коэффициент запаса сцепления (для сцеплений с современными
фрикционными материалами 𝛽 = 1,25. . .1,3).
Для двигателя (Ме 𝑚𝑎𝑥 = 647 Н · м), принимаем равным 𝛽 = 1,3.
Тогда
Мс = 642,84 ⋅ 1,3 = 835,6 Н · м
Наружный диаметр фрикционного диска:
Так как Ме 𝑚𝑎𝑥 > 600 Н · м, то рекомендуется применять 2-х дисковое
сцепление. В этом случае:
𝐷сц = 0,0188√0,5 ⋅ 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥 ,
(23)
𝐷сц = 0,0188√0,5 ⋅ 642,84 = 0,337 м
Внутренний диаметр фрикционного диска:
𝑑сц = 0,6 ⋅ 𝐷сц
(24)
𝑑сц = 0,6 ⋅ 0,337 = 0,202 м
Усилие прижатия дисков:
Рн =
Мс
,
𝑍 ⋅ 𝜇 ⋅ 𝑅𝑐р
(25)
где 𝑍 –количество пар поверхностей трения;
𝜇 – коэффициент трения (μ = 0,25);
𝑅𝑐р – средний радиус трения, м.
𝑅𝑐р =
𝑅сц + 𝑟сц
,
2
(26)
Где 𝑅сц , 𝑟сц – наружный и внутренний радиусы фрикционного диска, м
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
29
0,169 + 0,101
= 0,135
2
Для двухдискового сцепления Z=4.
𝑅ср =
Рн =
835,6
= 6189,62 Н
4 ⋅ 0,25 ⋅ 0,135
Сравнение расчетных параметров сцепления и действительных представлено в таблице 9.
Таблица 9. Выбор марки сцепления по результатам рассмотрения аналогов
Параметры сцепления
Расчетные значения
Модель 142
фрикционное, сухое,
Тип сцепления
Фрикционное
двухдисковое с перифе-
сухое
рийным расположе-
двухдисковое
нием нажимных пружин
Максимальный передаваемый момент, Mс , Н ∙
835,6
833
4
4
дисков, мм
337
350
наружный
202
200
6189,62
13150
м
Число трущихся поверхностей, Z
Диаметр фрикционных
внутренний
Усилие прижатия пар
трения, Н
Расчетные данные сцепления практически совпали с данными сцепления по техническим данным автомобиля. В технических данных автомобиля
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
30
обеспечивается максимальный передаваемый момент с большим усилием прижатия пар трения.
4.2 Расчет ступенчатых КП
4.2.1 Расчет передаточных чисел коробки передач
Определение передаточного отношения трансмиссии на низших передачах (определяем по условию сцепления):
𝜑 ⋅ 𝐺сц ⋅ 𝑟ст = М𝑒𝑚𝑎𝑥 · 𝜂тр · 𝑖тр ,
н
(27)
где М𝑒 𝑚𝑎𝑥 – максимальный эффективный момент двигателя, Н∙ м;
𝐺сц – полная масса автомобиля;
𝑟 - радиус колеса, м (𝑟 ≅ 𝑟ст = 0,475);
𝜑 – коэффициент сцепления, 𝜑 = 0,8;
𝜂тр - КПД трансмиссии.
𝑖тр =
н
0,8 ∗ 150142 ∗ 0,476
= 104,64
642,84 ∗ 0,85
Так как в рассматриваемой трансмиссии не предусмотрена раздаточная
коробка то:
104,64
= 104,64
1
Определение передаточного отношения трансмиссии на высшей пере𝑖н =
даче:
𝑖тр = 𝑖КПв ⋅ 𝑖ГП ,
в
(28)
где 𝑖тр - передаточное число трансмиссии на высшей передаче;
в
𝑖КПв - передаточное число коробки передач на высшей передаче
(0,815);
𝑖ГП - передаточное число главной передачи (6,53).
𝑖тр = 0,815 ⋅ 6,53 = 5,32
в
Определение кинематического диапазона передаточных чисел в КП:
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
31
𝑑к =
𝑖тр
н
𝑖тр
в
(29)
104,64
= 19,67
5,32
𝑑к =
Определение знаменателя прогрессии для разметки передач:
𝜔𝑁
𝑞=
,
𝜔𝑀
𝑞=
(30)
272,27
= 1,25
217,82
Определение максимальной скорости на каждой передаче:
𝑟ст
𝑉𝑝 𝑚𝑎𝑥 = 𝜔𝑒𝑚𝑎𝑥 ·
𝑖тр
(31)
в
𝑉𝑝 𝑚𝑎𝑥 = 272,27 ∗
𝑉𝑝−9 =
𝑉𝑝−8 =
𝑉𝑝−7 =
0,476
𝑉𝑝
5,32
𝑚𝑎𝑥
𝑞
𝑉𝑝−1
𝑞
𝑉𝑝−3
𝑞
= 24,36 м/с или 87,7 км/ч
=
=
=
87,7
=70,16 км/ч,
1,25
70,16
1,25
56,13
1,25
= 56,13км/ч,
= 44,9 км/ч,
𝑉𝑝−6 = 35,92 км/ч,
𝑉𝑝−5 = 28,74 км/ч,
𝑉𝑝−4 = 23 км/ч,
𝑉𝑝−3 = 18,4 км/ч,
𝑉𝑝−2 = 14,7 км/ч,
𝑉𝑝−1 = 11,76 км/ч,
Для обеспечения диапазона скоростей машины от 11 км/ч до 88 км/ч достаточно 10 передач.
Определение передаточного отношения в КП для каждой из передач:
𝑖𝑝 = 0,815 – передаточное отношение последней высшей передачи в КП
(по данным аналогов)
𝑖𝑝−10 = 0,815
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
32
𝑖𝑝−9 = 1
𝑖𝑝−8 = 1 · 1,25 = 1,25
𝑖𝑝−7 = 1,25 · 1,25 = 1,56
𝑖𝑝−6 = 1,56 · 1,25 = 1,95
𝑖𝑝−5 = 1,95 · 1,25 = 2,4
𝑖𝑝−4 = 2,4 · 1,25 = 3
𝑖𝑝−3 = 3 · 1,25 = 3,75
𝑖𝑝−2 = 3,75 · 1,25 = 4,69
𝑖𝑝−1 = 4,69 · 1,25 = 5,86
Полученные значения передаточных отношений сводим в таблицу 10.
Таблица 10. Сравнение значений передаточных отношений
КП
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
КП
7,82
6,38
4,3
3,29
2,5
2,04
1,53
1,25
1
0,815
5,86
4,69
3,75
3
2,4
1,95
1,56
1,25
1
0,815
серийная
КП
Расчетная
Вывод:
Анализ данных таблицы показывает, что число передач расчётной КП
равно 10, а серийной (см. табл. 2) равно 5х2=10 передач за счет использования
делителя. Данное конструкторское решение принято для обеспечения экономичного использования машины и повышения ее тяговых возможностей при
эксплуатации автомобиля самосвала в широком диапазоне дорожных условий
от движения по местности до движения по асфальтобетонным дорогам, как с
прицепом, так и без него.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
33
4.2.2 Расчет межосевого расстояния валов КП
3
С = 10−3 ∙ К ∙ √Memax ∙ UКПН ,
(32)
где К- коэффициент, зависящий от типа автомобиля (для легковых автомобилей К = 8,9…9,3; для грузовых – К = 8,6…9,6).
9 3√642,84 ∙ 7,82
С=
= 0,154 м.
1000
В связи с выбором, проведенным ранее, обосновано применение коробки передач КПП 15. Поэтому значение С = 0,154 м носит справочный характер.
4.2.3 Расчет карданной передачи
Критическая угловая скорость карданного вала:
2 + 𝑑 2 )⁄𝐿2 ,
𝜔квкр = (1,185 ∙ 104 ∙ √𝐷кв
кв
кв
(33)
где Dкв и dкв – соответственно наружный и внутренний диаметры карданного вала, м (для грузовых автомобилей d= 0,06…0,1 м).
Lкв – длина карданного вала, м (Lкв выбирается на основе анализа
конструкций прототипов).
𝐷кв = 𝑑кв + 2𝛿кв ,
(34)
где δ – толщина стенки вала, м (для грузовых автомобилей δ =
0,002 … 0,006 м);
Для автомобилей КАМАЗ 5320 6х4 Lкв длина самого длинного карданного вала привода среднего моста составляет Lкв = 1162 мм.
Приняв dкв = 0,06 м и δкв = 0,002 м получаем:
𝐷кв = 0,06 + 2 ∙ 0,002 = 0,064 м.
С учетом этих исходных данных:
𝜔квкр = (1,185 ∙ 104 ∙ √0,0642 + 0,062 )⁄1,162² = 769,91 с−1
Максимальная угловая скорость карданных валов привода ведущих мостов:
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
34
𝜔кв𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 ∙
𝑈гп
,
𝑟ст
(35)
где Vmax – максимальная скорость движения автомобиля, м/с (по тяговодинамической характеристике V=24,35 м/с;
rст – статический радиус колеса, м (rст = 0,476м);
Uгп – передаточное число высшей передачи трансмиссии, соответствующее передаточным числам агрегатов трансмиссии, расположенных
между рассчитываемым карданным валом и ведущими колесами автомобиля.
Для карданных валов привода ведущих мостов – это передаточное отношение
главной передачи Uгп = 6,53.
𝜔кв𝑚𝑎𝑥 = 24,35 ∙
6,53
= 334,05 с−1
0,476
𝜔квкр ⁄𝜔кв𝑚𝑎𝑥 = 769,91⁄334,05 = 2,3
Вал имеет необходимый запас по критической частоте вращения, так как
нормативное значение запаса составляет 2,0…2,5.
Вывод:
Карданные валы с выбранными конструктивными параметрами обладают более чем двукратным запасом по критической частоте вращения.
5. Расчет параметров подвески автомобиля
5.1 Жесткость подвески
𝐶𝑛𝑖 = 𝑚𝑖 ∙ 𝜔𝑛2 ,
(36)
где Cni – жесткость подвески i–го моста;
mi – подрессоренная масса автомобиля, приходящаяся на i-й мост;
ω𝑛 – угловая частота собственных вертикальных колебаний подрессоренных масс. Для грузовых автомобилей ωn = 10…15 с−1 .
Приняв ориентировочно массы передней оси, среднего и заднего
мо-
стов равными соответственно 350, 600 и 550 кг, получаем:
𝑚1 = 4375 − 350 = 4025 кг
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
35
𝑚23 = 10930 − (600 + 550) = 9780 кг
Жесткость подвески передней оси при 𝜔𝑛 = 11 с−1
С𝑛1 = 4025 ∙ 112 = 487025 H · м
Статический ход подвески передней оси:
𝑔 ∙ 𝑚1
ƒст1 =
С𝑛1
ƒст1 =
(37)
9,81 ∙ 4025
= 0,081 м
487025
Статический ход подвески задней тележки:
ƒстзм = (0,7 … 1,0) ∙ ƒст1
(38)
ƒстзт = 0,9 ∙ 0,081 = 0,073 м
5.2 Динамические ходы подвески
ƒдин𝑖 = 𝑅дин𝑖 ∙ ƒст𝑖
(39)
Для грузовых автомобилей R дин = 0,8 … 1,1.
Меньшие значения принимаются для передних подвесок, большие – для
задних:
ƒдин1 = 0,9 ∙ 0,081 = 0,073 м
ƒдинзт = 1,1 ∙ 0,073 = 0,08 м
5.3 Техническая частота колебаний
𝑛 = 300⁄√ƒст ,
(40)
где ƒст – статический ход подвески, см.
𝑛1 = 300 ⁄√8,1 = 105,4 колеб/мин
𝑛зт = 300 ⁄√7,3 = 111 колеб/мин
Рекомендуемые значения n для грузовых автомобилей – 100…120 колеб/мин.
Полученные значения технических частот колебаний передней и задней
подвесок находятся в диапазоне допустимых частот и являются приемлемыми.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
36
6. Расчет параметров систем управления
6.1 Расчет параметров рулевого управления
Момент сопротивления повороту управляемых колес определяется по
зависимости:
М𝛼 =
𝐺𝑎1 (ƒ ∙ 𝑎 + 0,14 ∙ 𝑟ст ∙ 𝜑)
,
ŋру
(41)
где Ga1 - полный вес автомобиля, приходящийся на управляемые колеса,
Н;
ƒ – коэффициент сопротивления качению (ƒ = 0,02);
a- плечо обкатки, м (a ≈ 0,06);
rст – статический радиус колеса, м (rст = 0,476 м);
φ - коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,8);
ŋру - к.п.д. рулевого управления (ŋру = 0,8)
М𝛼 = 4375 · 9,81 ∙
(0,02 ∙ 0.06 + 0,14 ∙ 0,475 ∙ 0,8)
= 2924,48Н ∙ м
0,8
Полученное значение момента сопротивления повороту управляемых
колес служит исходными значениями для расчета всех элементов рулевого
привода.
6.2 Расчет параметров тормозного управления
Максимальный тормозной момент на колесах:
𝑀Т𝑚𝑎𝑥 = 𝐺𝑖 ∙ 𝜑 ∙ 𝑟ст ∙ 𝑚п ,
(42)
где Gi – полный вес, приходящийся на тормозящее колесо, Н
𝐺𝑖 =
𝐺𝑎𝑖
,
𝐾
(43)
где Gai – полный вес, приходящийся на i-й мост, Н;
K- количество колес на i-м мосту (сдвоенные колеса рассматриваются
как одно колесо, так как они имеют один общий тормозной барабан).
φ- коэффициент сцепления шин с дорогой (φ = 0,8);
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
37
rст - статический радиус колеса, м (rст = 0,476 м);
mп - коэффициент перераспределения масс при торможении (для передних тормозов mп = 1,5 … 2,0; для задних – 0,5…0,7)
𝐺1 =
𝐺23 =
𝐺𝑎1
2
𝐺𝑎23
4
= 4375 · 9,81/2 = 21459,4 Н;
= 10930 · 9,81/4 = 26805,8 Н;
𝑀Т𝑚𝑎𝑥1 = 21459,4 ∙ 0,8 ∙ 0,476 ∙ 1,7 = 13892 Н ∙ м;
𝑀Т𝑚𝑎𝑥23 = 26805,8 ∙ 0,8 ∙ 0,476 ∙ 0,6 = 6125 Н ∙ м
Полученные значения максимальных тормозных моментов являются исходными для расчета тормозных барабанов и усилий в тормозном приводе.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
38
7. Заключение
В данной курсовой работе проведен анализ эксплуатационных свойств
грузового автомобиля марки КамАЗ-5320. В результате расчета и оценки эксплуатационных свойств установлено, что основные параметры силовой установки, агрегатов трансмиссии, рулевого и тормозного управления и подвески
обеспечивают выполнение требований технического задания на разработку
этой машины.
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
39
Список использованной литературы
1.
Анализ основных эксплуатационных свойств и расчет отдельных эле-
ментов конструкции грузового автомобиля: метод. указания / сост.: В.Н.Добромиров; СПбГАСУ. – СПб., 2018. – 42 с.
2.
Скотников В. А., Мащенский А. А., Солонский А. С. Основы теории и
расчета трактора и автомобиля, М.: Агропроиздат, 1986. 383 с.
3.
Чудаков Д. А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М , Ко-
лос, 1972. 384 с.
4.
Тягово-динамический расчёт транспортных средств специального
назначения: методические рекомендации по подготовке курсовой работы /
В.В. Павлов. – М.: МАДИ, 2017. – 52 с.
5.
Воробьев С. А. Конструкция и эксплуатационные свойства автомобиля:
учебно-методическое пособие по курсовому проектированию. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2019. – 35 с.
6.
Руководство по организации и технологии текущего ремонта автомо-
биля КамАЗ-5320 (постовые работы по замене основных агрегатов)/тЦентральное проектно-технологическое бюро по внедрению новой техники и
научно-исследовательских работ на автомобильном транспорте (Центравтотех). М.: транспорт, 1980. 8 с.
7.
Родичев В.А., Родичева Г.И, Тракторы и автомобили – 2-е изд., перераб.
и доп. – М.: Агропромиздат, 1986.-251 с.
8.
Электронный
ресурс
«
Технические
характеристики»
-
https://www.autoopt.ru/auto/encyclopedia/truck/kamaz/mark/kamaz-5320?ysclid
=loner5munz397667931
9.
Электронный
ресурс
«Информация
о
карданных
валах»
-
https://snabkam.ru/stati-5/val-kardannyj-kamaz-razmery.html?ysclid=lon88z9bh0
420861697
10.
Электронный ресурс «Информация о динамическом паспорте» -
https://studfile.net/preview/6163106/
Изм. Лис
т
№ докум.
Подпись
Дат
а
КР32.01.05.000ПЗ
Лис
т
40
Download