Тяговый расчет автобуса

 

Рисунок 1.5  – График ускорений автобуса 

Рисунок 1.6 – График величин, обратных ускорениям  

Время разгона определяем как интеграл функции

, (13)

графическим интегрированием функции 1/j=f(V), используя график величин, обратных ускорениям. Для этого площадь под кривыми 1/j=f(V) в интервале от V_min до V_max разбиваю на 8 произвольных участков. Переход с одной передачи на другую выбираю при наиболее близких значениях j и 1/j. При этом каждый участок ограничен частью оси абсцисс (V), частью кривой зависимости 1/j=f(V) и ординатами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе время разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге. Время разгона автобуса на i-м участке t_i (с) от скорости V_i до V_i+1 определяю как площадь F_ti на масштабы по оси абсцисс и ординат

 

, (14)

где m_1/j [с² /(м×мм)] и m_V [м/(с×мм)] – масштабы соответственно для величин обратных ускорениям и скорости; F_ti – площадь i-того участка на графике величин, обратных ускорениям, мм².

Так как на графике скорость представлена в км/ч (в масштабе m_v), то масштаб m_V определяем как m_V/3,6.

Таблица 1.5 – Результаты расчета времени разгона

Параметр	Значения параметра
V, км/ч	2,290	7,253	15,375	20,635	27,783	37,287	55,635	63,762	71,888
1/j, м/с2	0,928	0,858	1,007	1,089	1,694	1,893	4,392	5,359	7,429
Fti, мм2	0	4,429	7,570	5,512	9,947	17,045	57,656	39,619	51,958
S·Ft, мм2	0	4,429	11,99969	17,512	27,459	44,503	102,159	141,778	193,736
t, с	0	1,230	3,333	4,864	7,627	12,362	28,378	39,383	53,816

Подсчитав площади участков и нарастающую сумму площадей по формуле (14), определяю время разгона, результаты расчетов свожу в таблицу 1.5 и строю график времени разгона автобуса ПАЗ-3205.

Рисунок 1.7 – График времени разгона 

Путь разгона  определяю методом графического интегрирования функции t=f(V), то есть подсчетом соответствующих площадей графика времени разгона, поскольку V=dS/dt; dS=Vdt;

. (15)

Для этого  площадь над кривой t=f(V) в интервале от V_min до V_max разбиваю на 8 произвольных участков. Каждый участок ограничен частью оси ординат (t), частью кривой t=f(V) и абсциссами точек этой кривой, соответствующих начальной и конечной скоростям выбранного интервала. Площади этих участков представляют собой в определенном масштабе путь разгона в соответствующем интервале скоростей на данной дороге. Путь разгона автобуса на i-м участке S_i (м) от скорости V_i, до V_i+1 определяю как площадь F_ti на масштабы по оси абсцисс и ординат

 

, (16)

где m_t [с/мм] – масштаб времени;

 F_Si - площадь i-того участка на графике t = f(V), мм².

Подсчитав площади  участков и нарастающую сумму  площадей, по формуле (16), рассчитываю  путь разгона S, результаты расчетов свожу в таблицу 1.6 и строю график пути разгона автобуса ПАЗ-672.

 

Таблица 1.6 – Результаты расчетов пути разгона автобуса

 

 

Параметр	Значения параметра
V, км/ч	2,290	7,253	15,375	20,635	27,783	37,287	55,635	63,762	71,888
t, с	0	1,230	3,333	4,864	7,627	12,362	28,378	39,383	53,816
Fsi, мм2	0	3,053	18,532	21,559	44,646	94,997	373,737	275,326	378,687
S·Fs, мм2	0	3,053	21,586	43,145	87,790	182,787	556,524	831,851	1210,538
S, м	0	0,848	5,996	11,985	24,386	50,774	154,590	231,070	336,261

 

Рисунок 1.8 – График пути разгона 

5.  Построение графика мощностного баланса автобуса

Уравнения баланса  мощности двигателя могут быть выражены через мощность двигателя N_e

 

, (17)

 

или через мощность на колесах N_k

 

, (18)

 

где N_r - мощность, теряемая в трансмиссии;

 N_y, N_w - мощность, расходуемая на преодоление соответственно суммарных дорожных сопротивлений и сопротивления воздуха;

 N_j - мощность, используемая для разгона.

Сначала вычисляю мощность на ведущих колесах N_k. Эту величину определяют через мощность N_e, развиваемую на коленчатом валу двигателя, с учетом потерь в трансмиссии

 

. (19)

 

Значения мощностей N_y и N_w рассчитываю с использованием величин Р_y, и P_w, взятых из таблицы 1.3 для высшей передачи с целью обеспечения всего диапазона скоростей движения автобуса ПАЗ-3205

 

, (20)

. (21) 

Полученные значения величин N_y и N_w суммирую.

Из таблицы 1.4 беру также значения скоростей движения автобуса на всех передачах, соответствующие принятым ранее величинам частоты вращения коленчатого вала двигателя. Данные расчетов свожу в таблицу 1.7 и по ним строю график мощностного баланса автобуса ПАЗ-3205.

На графике мощностного баланса  строю следующие зависимости мощностей от скорости движения автобуса

N_e = f(V) – только для высшей передачи;

N_k = f(V) – для всех передач;

N_V = f(V) и N_y+N_w = f(V).

Мощности Nr и Nj определяются на графике как разности N_r=N_e–N_k,   N_j=N_k– (N_y+N_w).

Параметр		Числовое значение
n, об/мин		600	925	1250	1575	1900	2225	2550	2875	3200
Ne, кВт		18,495	29,829	41,397	52,661	63,085	72,128	79,254	83,924	85,600
Nk, кВт		15,721	25,354	35,187	44,762	53,622	61,309	67,366	71,335	72,760
V , км/ч	Uk1=6,55	2,290	3,531	4,772	6,013	7,253	8,494	9,735	10,975	12,216
	Uk2=3,09	4,855	7,485	10,115	12,745	15,375	18,005	20,635	23,265	25,895
	Uk3=1,71	8,774	13,526	18,278	23,030	27,783	32,535	37,287	42,040	46,792
	Uk4=1,00	15,003	23,129	31,256	39,382	47,509	55,635	63,762	71,888	80,015
Nψ , кВт		6,078	9,371	12,663	15,955	19,248	22,540	25,832	29,125	32,417
Nw , кВт		0,177	0,649	1,603	3,206	5,629	9,039	13,607	19,501	26,890
Nψ+Nw , кВт		6,255	10,020	14,266	19,161	24,876	31,579	39,439	48,625	59,307

Таблица 1.7 – Результаты расчетов составляющих баланс мощности

 

Рисунок 1.9 – График мощностного  баланса автобуса 

6.  Анализ тягово-скоростных свойств автобуса

 

 

Согласно внешней скоростной характеристики двигателя   М_mах=319,313 Н×м, рассчитанное значение немного больше реального значения, а n_м=1575 об/мин – меньше реального значения, что объясняется приближенностью исходной формулы (1). По значениям М_еmax и M_N (которое равно 255,463 Н×м) определяю коэффициент приспособляемости двигателя

 

. (22)

 

По графику силового баланса определяю максимально возможную скорость движения автобуса V_max для заданных дорожных условий (y). Ее можно определить также по динамической характеристике, графику ускорений и мощностному балансу автобуса. При правильном построении указанных зависимостей максимальные значения скорости будут для всех графиков одинаковы. По динамической характеристике автобуса для каждой передачи определяю максимальное дорожное сопротивление y_maxi, которое может преодолеть автомобиль, критическую скорость V_kpi и максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги i_maxi при коэффициенте сопротивления качению f = 0,10 (грунтовая дорога после дождя).

Определяю максимальный преодолеваемый продольный уклон дороги

 

. (23)

 

Для большей наглядности  полученное значение уклона представляем в процентах.

По графику ускорений  определяю максимальное ускорение j_max для каждой передачи и оптимальные скорости перехода V_nep с одной передачи на другую на данной дороге.

С помощью графиков времени  и пути разгона для принятого  дорожного сопротивления определяю соответственно время и путь разгона автобуса до скорости 60 км/ч.

Для автобуса ПАЗ-3205 перечисленные параметры свожу в таблицу 1.8.

 

Таблица 1.8 – Конечные результаты расчетов автобуса

 

Параметр	Числовое значение
	I	II	III	IV
Vmax, км/ч	12,216	25,895	46,792	80,015
Vкр, км/ч	6,013	12,745	23,030	39,382
Vпер, км/ч	12,216	25,895	46,792	----
Dmax	0,349	0,164	0,090	0,050
ψmax	0,349	0,164	0,090	0,050
jmax, м/с2	1,175	1,003	0,601	0,285
imax, %	24,909	6,433	-1,015	-4,960
tV60, с	33,0
SV60, м	185,0

 

 

ВЫВОД

 

 

В данной работе был проведен анализ тягово-скоростных свойств автобуса ПАЗ-3205 для дороги с коэффициентом суммарного дорожного сопротивления y = 0,018. Были построены графики внешней скоростной характеристики, силового баланса, ускорений, мощностного баланса, а также графики времени и пути разгона.