Автобусы междугородние. Длина 11,5 м; максимальная скорость 110 км/ч

Автобусы междугородние. Длина 11,5 м; максимальная скорость 110 км/ч

1. Выбор и расчет параметров автобуса и его агрегатов

Вариант 47 - Автобусы междугородние. Длина 11,5 м; максимальная скорость 110 км/ч.

.1 Определение массы автобуса

Для междугородних автобусов длиной 11,5 метров принимаем коэффициент собственной массы Ко= 1000 кг/м [1], стр.150

Определяем снаряженную массу автобуса по формуле:

mсн = КО · А = 1000 · 11,5 = 11500 кг,

где А - длина автобуса.

Нагрузка для междугороднего автобуса задана количеством мест (сидений) и не меняется.

Определим нагрузку автобуса по формуле:

mг = 150 · А · В = 150·11,5·2,5 = 4312,5 кг,

где В = 2,5 м - габаритная ширина автобуса.

Полная масса автобуса:

mа = mсн + mг = 11500 + 4312,5 = 15812,5 кг.

Вместимость междугороднего автобуса определим по формуле:

nп = (mг -75)/95 = (4312,5-75)/95 = 44,6 места

где 75 кг - масса водителя;

кг - масса одного пассажира с 25 кг багажа.

1.2 Распределение полного веса по осям

Принимаем распределение полного веса автобуса по осям на примере автобуса ЛиАЗ-5256 при условии равномерного износа шин [1] стр.149. На переднюю ось автобуса приходится 35,5% веса автобуса, на заднюю 64,5%.

1.3 Определение размер шин и радиус качения

Т.к на заднюю ось автобуса приходится 64,5% веса, то на одно заднее колесо приходится:

((15812,5/100)*64,5)/4 = 2549,77 кгс.

В этой формуле мы находим 1% от веса автобуса и подставляем вес, приходящийся на заднюю ось, затем делим на 4(т.к ошиновка двухскатная) и получаем давление на одно заднее колесо. Аналогично считаем давление, приходящееся на переднее колесо:

(15812,5/100)*35,5)/2 = 2806,7 кгс.

Из таблицы 3.3 методички выбираем шину 280R508. Она подходит для установки как на переднюю, так и на заднюю ось. Радиус качения

.

Корректируем давление в шинах для задней оси:

Корректируем давление в шинах для передней оси:

1.4 Выбор значений коэффициентов и некоторых величии

Выбираем КПД трансмиссии для междугороднего автобуса hт = 0,87.

Выбор коэффициента сопротивления качению f производим по графику1

Принимаем коэффициент сопротивления воздуха

Принимаем площадь лобового сопротивления А = 6,9 .

.5 Расчет параметров двигателя

Принимаем для междугороднего автобуса тип двигателя - дизельный.

Для междугородных автобусов мощность двигателя рассчитываем на заданной максимальной скорости Vmax, лежащей в пределах 100-125 км/ч по формуле

где Кз =1,05- коэффициент запаса

f = 0,0217 -коэффициент сопротивлению качения;

hт = 0,87 - КПД трансмиссии;

А - 6,9 м2 - площадь лобового сопротивления автобуса;

Ga = ma · g = 15812,5 · 9,8 = 154962,5 Н

Сх = 0,6 - коэффициент сопротивления воздуха

Число оборотов двигателя при максимальной мощности по рекомендациям [2] принимаем равным nр = 2150 об/мин.

Зная максимальную мощность и число оборотов при этой мощности рассчитываем внешнюю скоростную характеристику крутящего момента двигателя Tе = f(nд) и мощности двигателя Ре = f(nд). Для этого построения используем безразмерную характеристику прототипного дизельного двигателя по табл. 3,4 из [2] с коэффициентом приспособляемости Кт = 1,14. Расчет ведем по формулам

nд = n0 · nр                  Те = Т0 · Тер      Pe = Т0 · n0 · Pemax

где n0 - безразмерная частота вращения вала двигателя;

Т0 - безразмерный крутящий момент.

Крутящий момент при максимальной мощности определим по формуле

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя Таблица 1

Внешние скоростные характеристики крутящего момента и мощности двигателя приведены на рис.1, 2.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рабочий объем двигателя рассчитываем по формуле

где ре - среднее эффективное давление

ре = (2,07-1,03·Кт)·(1+e) = (2,07*-1,03·1,14)·(1+17) = 16,13 бар.

В силу неточности формулы для ре , примем ре = 8.

Т.к. двигатель большого литража занимает много полезного объема и имеет большой вес, то целесообразно применить двигатель с турбонадувом. Принимаем ре = 13:

1.6 Выбор передаточных чисел трансмиссии

Для междугороднего автобуса по рекомендациям [1] принимаем пятиступенчатую коробку передач.

Для обеспечения заданной скорости движения автобуса на регуляторной ветви характеристики мощности двигателя находим расчетную точку, для которой мощность сопротивления качению и сопротивления воздуха равна мощности двигателя при движении автобуса с заданной скоростью. По числу оборотов, соответствующему этой точке и скорости движения автобуса при этих оборотах, рассчитываем передаточное число U0 главной передачи [1] стр. 175.

тяговый расчет междугородний автобус

Передаточное число трансмиссии на первой передаче определим по заданной удельной тяге FТуд = 0,27 [1].

где Теmax = 1061,86 Н·м - максимальный крутящий момент (определяем по рис.1).

Передаточное число коробки передач со 2 по 5 передачи рассчитываем по формуле:

Где n - число передач в коробке;

k - порядковый номер передачи.

Передаточное число трансмиссии рассчитываем по формуле:

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.

Таблица 2

2. Тяговый и топливно-экономический расчет автомобиля

.1 Расчет и построение характеристики мощностного баланса автобуса

Мощностной баланс автомобиля представляет собой кривые мощности двигателя, приведенные к колесам автомобиля, в зависимости от скорости его движения на всех передачах в коробке передач.

Без учета скоростных потерь мощности на колесах автомобиля, можно записать следующее выражение:

Ркол = Реηт, кВт

Скорость автомобиля без учета скоростных потерь определим по формуле

Суммарная мощность сил сопротивления движению автобуса определим по формуле

Полученные значения сносим в таблицу 3.

Коэффицент f примерно вычисляем по графику 1.

Таблица 3.

2.2 Расчет и построение характеристики силового баланса автобуса

Силу тяги автобуса на всех передачах определим по формуле

Для выполнения расчетов принимают значения Те из таблицы 1 и для заданных чисел оборотов nд рассчитывают скорость движения автомобиля.

На тяговую характеристику автомобиля наносят кривую силы сопротивления качению и воздуха, определяемую из выражения:

Fк+в = fGа + 0,0473 CxAвV2,       Н

Расчеты сводим в таблицу 4.

Таблица 4

2.3 Расчет и построение характеристики времени разгона автобуса до заданной скорости

Расчет времени разгона до заданной скорости ведем по следующей методике.

Ускорение автобуса можно определить по формулам

;

где d - коэффициент вращающихся масс автобуса.

d1 = 1 + 0,015 · Uк12 + 0,025 = 1 + 0,015 · 6,1462 + 0,025 = 1,59

d2 = 1 + 0,015 · Uк22 + 0,025 = 1 + 0,015 · 3,92 + 0,025 = 1,25

d3 = 1 + 0,015 · Uк32 + 0,025 = 1 + 0,015 · 2,4792 + 0,025 = 1,12

d4 = 1 + 0,015 · Uк42 + 0,025 = 1 + 0,015 · 1,5752 + 0,025 = 1,06

d5 = 1 + 0,015 · Uк52 + 0,025 = 1 + 0,015 · 12 + 0,025 = 1,04

Из вышеприведенных формул получим:

где DV = Vi+1 - Vi - интервал скоростей в км/ч для которого определяем Dt;

(FT-FК+В)ср - среднее значение разности сил тяги и сопротивления в Н в заданном диапазоне скоростей.

Среднее значение разности сил тяги и сопротивления определим по формуле

Формулу для определения Dt приводим к более удобному виду:

Расчет ведем в такой последовательности. Для каждой передачи разбиваем движение на интервалы скоростей и определяем Dt для каждого интервала. Затем определяем точки переключения скоростей. Скорости переключаем при достижении максимальной мощности двигателя. По расчету получается это точки в конце диапазона скоростей для каждой передачи.

Расчеты сводим в таблицу 5.

После этого корректируем общую сумму времени, определяя непрерывную последовательность скоростей во всем диапазоне движения и учитывая время на переключение передач.

При переключении передач скорость падает. Потерю скорости определим по формуле

DV1 = 2,49·10-4 · 1125,18 = 0,384 км/ч

DV2 = 2,49·10-4 · 1472,9 = 0,504 км/ч

DV3 = 2,49·10-4 · 1904,32 = 0,651 км/ч

DV4 = 2,49·10-4 · 2940,035 = 1 км/ч

Результаты расчетов сводим в таблицу 5. Графическое выражение данных этой таблицы приведены на рис.5.

Таблица 5.

Рисунок 5

.4 Расчет и построение топливно-экономической характеристики автобуса

Топливно-экономическая характеристика автобуса строится при движении на пятой передаче.

Путевой расход топлива автобуса определим по формуле [1] стр.76-80.

, л/100 км

где beр = 230 г/(кВт·ч) - удельный расход топлива при работе двигателя на максимальной мощности;

kр - коэффициент, учитывающий степень использования мощности двигателя;

kn - коэффициент, учитывающий степень использования числа оборотов двигателя;

rТ = 0,86 г/см3 - плотность дизельного топлива.

Степень использования мощности определим по формуле

При отсутствии характеристики мощностного баланса степень использования мощности двигателя следует определять по тяговой характеристике автомобиля, используя выражение:

Отношением текущей скорости автомобиля к скорости при максимальной мощности двигателя:

Коэффициенты kр, kn определим по формулам

kр = 1,98 - 2,61·Ир+1,63·Ир2       kn = 1,14 - 0,71·Иn+0,57·Иn2

Техническая характеристика автобуса

. Тип автомобиля - междугородний автобус вместимостью - 46 мест

. Снаряжённая масса                                                            - 11500 кг

. Полная масса                                                                     - 15812,5 кг

. Тип двигателя                                                                    - дизель

. Максимальная мощность двигателя     - 209,7 кВт при 2150 об/мин

. Максимальный крутящий момент        - 1062, Н·м при 1290 об/мин

. Рабочий объем двигателя                               - 9,0 литрв

. Размер шин                                                     - 280R508

. Давление воздуха в шинах                             - 7,37 бар

. Передаточные числа коробки передач:

1-ая                                                                    - 6,146

2-ая                                                                    - 3,9

3-я                                                                      - 2,479

4-ая                                                                    - 1,575

5-ая                                                                    - 1

.Максимальная скорость                                  - 110 км/ч

.Время разгона до 100 км/ч                             - 131 с.

.Контрольный расход топлива:

43 км/ч                                                               - 41,87 л.

53,7 км/ч                                                            - 40,16 л.

64,4 км/ч                                                            - 39,5 л.

75,2 км/ч                                                            - 38,71 л.

85,9 км/ч                                                            - 38,9 л.

96,7 км/ч                                                            - 40,9 л.

107,4 км/ч                                                          - 45,87 л.

Литература

1. Петров В.А. Теория автомобиля: Учебное пособие для Вузов. - МГОУ, 1996.

. Методические указания по выполнению курсового проекта. МГОУ.