Расчет потребной мощности двигателя

Расчет проводим для следующих скоростей движения:
- минимальная скорость движения с максимальной нагрузкой при худших дорожных условиях (грунт после дождя):
Vmin = 10км/ч = 2,78 м/с; f = 0,15; φ = 0,5; α = 15°.
- рабочая скорость с максимальной нагрузкой при хороших дорожных условиях (асфальтированное шоссе):
Vраб = 60 км/ч = 16,67 м/с; f = 0,027; φ = 0,75; α = 3 %.
- максимальная скорость без груза при хороших дорожных условиях (асфальтированное шоссе):
Vmax = 195 км/ч = 54.166 м/с; f = 0,027; φ = 0,75; α = 3 %.
1. Потребная мощность:
Ne=Pк∙vmax∙10-3ηтр, кВт,
где Pк – касательная сила тяги, необходимая для преодоления суммарной силы сопротивления движения, Н;
Vmax – максимальная скорость движения автомобиля, м/с;
ηтр – КПД трансмиссии (0,9).
2. Касательная сила тяги для автомобиля:
Pк=Ga∙f∙cosα+sinα+k∙F∙v2, Н
где Ga – вес автомобиля;
f – коэффициент сопротивления качению автомобиля;
α - уклон дороги, °;
к – коэффициент обтекаемости, к = 0,06 Н с2/м4;
F- площадь лобовой поверхности автомобиля (миделя), м2,
F=1,706∙1,471=2,509 м2;
V – скорость движения автомобиля.
При малых скоростях движения, сопротивлением воздуха пренебрегаем.
3

. Сила сцепления колес с грунтом
Pφ=Gсц∙φ, Н,
Где Gсц – вес автомобиля;
φ – коэффициент сцепления движителя с грунтом.
Необходимо соблюдение условия Pk Pφ.
- при минимальной скорости:
Pк=16500∙0,15∙cos15+sin15=6,65 кН
Pφ=16500∙0,5= 8,25 кН
Ne=6649∙2,78∙10-30,9=20,5 кВт,
- при рабочей скорости:
Pк=16500∙0,027∙0,999+0,0,3+0,06∙2,509∙16,672=0,98 кН
Pφ=16500∙0,75= 12,4 кН
Ne=983∙16,67∙10-30,9=18,20 кВт,
- при максимальной скорости:
Pк=11950∙0,027∙0,999+0,03+0,06∙2,56∙54,162=1,14 кН
Pφ=11950∙0,75=8,96 кН
Ne=1146∙54,16∙10-30,9=68,96 кВт,
В результате расчета принимаем потребную мощность двигателя:
Ne потр=Ne+15 %=68,96+0,15%=79,34 кВт
По расчетной потребной мощности выбираем двигатель: CWVA
Таблица 2 – Характеристики двигателя
Объем 1598 см3 (1,6 л)
Мощность 81 кВт (110 л. с.)
Момент крутящий 155 Н*м при 3800 мин-1
Вес 100 кг
Степень сжатия 10,5
Питание инжектор
Тип мотора рядный бензиновый
Зажигание коммутаторное, бесконтактное
Число цилиндров 4
Число клапанов на каждом цилиндре 4
Материал ГБЦ сплав алюминиевый
Впускной коллектор полимерный материал
Выпускной коллектор литой чугунный
Распредвал 8 кулачков
Материал блока цилиндров алюминий
Диаметр цилиндра 76,5 мм
Ход поршня 86,9 мм
Горючее АИ-95
Нормативы экологии Евро-5
Расход топлива трасса – 5,2 л/100 км
смешанный цикл 6,4 л/100 км
город – 8,4 л/100 км
Минимальный удельный расход топлива, г/кВт*ч 200
Мощность рассчитывается по формуле:
Ne=NeN∙a∙neneN+b∙neneN2-c∙neneN3,
где a, b, c – коэффициенты, значение которых зависят от типа и конструкции двигателя;
nв – частота вращения двигателя на выбранном режиме;
nвN – частота вращения двигателя на режиме максимальной мощности.
Коэффициент приспособляемости по угловой скорости определим по формуле:
Кw=WNeWMe=nNenMe,
nNв – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности;
nМв – частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте.
Тогда:
Кw=58003800=1,52
Кт=MemaxMeNemax,
где Mвmax – максимальный крутящий момент;
MвNemax –крутящий момент при максимальной мощности.
Кт=155135=1,15
a=Kт∙Kw∙2-Kw-1Kw∙2-Kw-1=1,15∙1,52∙2-1,52-11,52∙2-1,52-1=0,59
b=-2∙Kw∙Kт-1Kw∙2-Kw-1=-2∙1,52∙1,15-11,52∙2-1,52-1=1,68
c=-Kw2∙(Kт-1)Kw∙2-Kw-1=-1,522∙(1,15-1)1,52∙2-1,52-1=1,28
крутящий момент при максимальной мощности рассчитаем по формуле:
MeNemax=9554∙Nene=9554∙815800=133,4 Н*м
Для расчета удельного расхода топлива бензиновых двигателей используют эмпирическую зависимость вида:
ge=gemin∙1,2-1,2∙nenN+nenN2
где gвmin – минимальный удельный расход топлива г/кВт ч.
Для определения часового расхода топлива воспользуемся формулой:
Gт=ge∙Ne1000
Расчеты для построения внешней скоростной характеристики проведены с использованием Excel