5 Экономическая эффективность повышения надежности заданного автомобиля на основе прогнозирования отказов деталей
5.1 Исходные данные
Исходные данные приведены в таблицах 5.1 и 5.2.
5.1 таблица – Исходные данные
Тип автомобиля
|
|
|
грузовой
|
Назначение
|
и
|
область
|
перевозка сыпучих строительных и
|
использования
|
|
|
промышленных грузов
|
Максимальная скорость, км/ч
|
95
|
|
|
|
Грузоподъемность, кН
|
|
80
|
Тип двигателя
|
|
|
4-х тактный, карбюраторный, бензиновый
|
Расположение двигателя
|
|
V-образное
|
Используемое топливо
|
|
бензин
|
Тип трансмиссии
|
|
|
механическая
|
Колесная формула
|
|
|
6х4
|
соответствии с заданием из совокупности выпускаемых автомобилей выбираем близко подходящий автомобиль. Таким автомобилем является грузовой автомобиль ЗИЛ 433180. Пользуясь технической характеристикой выбранного автомобиля задаемся дополнительными исходными данными.
5.2 таблица – Исходные данные
Полный вес автомобиля Ga,кН
|
252
|
Нагрузка на переднюю ось, кН
|
44
|
Нагрузка на заднюю ось, кН
|
61,5
|
Фактор обтекаемости квFв, Н×с2/м2
|
2,75
|
КПД трансмиссии
|
0,88
|
Минимальный удельный расход
|
207
|
топлива ge, г/кВт×час
|
|
5.2 Производительность автомобиля
Предварительно определяем нагрузки на передние и задние колеса автомобиля. Они даны в описании автомобиля:
G1 /4=44/4=22,5 кН
G2 /4=61,5/6=25кН
По стандартам на шины по наибольшей нагрузке выбираем шину 11.00 R20 (300 R508).
Максимальная нагрузка = 22400/20600 H Наружный диаметр =1018 мм ± 1,5 мм
Ширина профиля,мм = не более 258 мм
Статический радиус,мм = 475 ± 1,5 %
Индекс грузоподъемности = 136/133.
Внутреннее давление при максимальной нагрузке, кПа = 640.
Максимальная сорость км/ч = 100 J.
Масса, кг = не более 55.
Рекомендуемый обод (дюймы) = 7,0...20(190...580).
достаточной для практических целей точностью радиус rko (радиус качения без скольжения) может быть найден по выражению
Где 0.95…0.97 – коэффициент деформации, зависит от типа,
размера и модели шины. Пусть 0.96.
Тогда имеем rko= 0,49 м
5.2.1 Определение внешней скоростной характеристики двигателя
Так как при максимальной скорости ускорение автомобиля равно нулю,исходя из уравнения мощностного баланса необходимая мощность двигателя ( кВт) для обеспечения движения с заданной скоростью (км/час) определяется по формуле:
где – коэффициент дорожного сопротивления.
Расчетный коэффициент дорожного сопротивления для проектируемого автомобиля выбираем исходя из движения по гориозонтальной дороге с цемнтобетонным или асфальтобетонным
покрытием, при этом учитываем что = f(v). Для данного автомобиля можно определить по формуле
следовательно имеем:
=0,01+ 6*10-6 * 852/3,62=0,013
a BгНг=0,55*5=2,75
Дальше подставив известные данные получим
Nеv=(252000*0,013+4,2*85*85/13)*85/(3600*0,88)=136 кВт
Mз=(Mmax/Mn - 1)*100% = 9 % – коэффициент приспособляемости по моменту;
KM=1 + Mз /100=1.09 – запас крутящего момента;
Kw=1.57 – коэффициент приспособляемости по частоте; a= 1 – (9*1,57*(2-1,57))/(100*0,572)=0,839 b=2*9*1.57/(100*0.57)=0,847 c=0,686
a+b-c=0,839 +0,847-0,686=1
У автомобилей снабженных двигателями с ограничителем частоты вращения, отношение =1, тогда имеем .
Для построения внешней скоростной характеристики двигателя необходимо выбрать частоту nN.
Для данного автомобиля nN=2100.
При работе двигателя установленного на автомобиле, часть мощности двигателя расходуется на привод дополнительных механизмов, поэтому вводится коэффициент kc, зависящий от типа двигателя и автотранспортного средства. Обычно в технических характеристиках двигателей приводятся стендовые значения мощности Nc, которые связаны с соответствующими значениями мощности Nе следующей зависимостью:
Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяется по формуле:
Для данного двигателя nemin= 700 об/мин.
Nеmin=150,5*[0.85(600/2200)+0,84(600/2200)2-0,69(600/2200)3]= 150[0.23+0.062-0.05]=47,192кВт
Nс = Ne/kc = 36,4/0.85 = 49,68 кВт
Ме=9554*36,4/600=644,1 Н*м
Мс=9554*42,8/600=678,1 Н*м
Для остальных значений ne расчетные значения исходных величин сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1. Значения расчетных параметров двигателя
|
|
|
700
|
900
|
1100
|
1300
|
1500
|
1700
|
1900
|
2100
|
|
об/мин
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ne, кВт
|
47.464
|
62.832
|
78
|
92.616
|
106.35
|
118.46
|
129.4
|
136
|
Nс, кВт
|
50
|
66.13
|
82.1
|
97.5
|
112
|
|
136
|
143.15
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мe, Нм
|
647.8
|
667
|
677
|
680.6
|
677
|
666
|
650.6
|
618.7
|
Мс, Нм
|
682.4
|
702
|
713
|
716.55
|
713
|
696.8
|
683.8
|
651.2
|
5.2.2 Определение передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи определяется по формуле
где - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя;
коэффициент высшей передачи. Принимаем равным 1;
- передаточное число высшей передачи в коробке передач.
Принимаем =0,815.
U0=0,377*2200*0,49/85/0,815=5,86
Преодоление автомобилем максимального сопротивления дороги , следовательно необходимое передаточное число первой передачи будет
где - максимальный преодолеваемый подъем на первой передаче.
Пусть =0,35.
U1 = 0,35*252000*0,49/(833*5,86*0,88)=10
Полученное передаточное число проверяется на возможность реализации окружной силы на ведущих колесах втомобиля. Следовательно передаточное число первой передачи, при котором окружная сила реализуется по сцеплению будет
где - сцепной вес автомобиля. Пусть =0,75.
Для автомобиля с задним расположением ведущих мостов
где -коэффициент перераспределения нагрузки. Пусть =1,2;
G2=61,5кН. Отсюда следует:
Gφ=1,2*61,5=73,8 кН
Следовательно U1φ==73,8 *0.75*1000*0,49/(833*5,86*0.88)=6,3 Получилось что U1φ < U1следовательно буксование автомобиля присутствует.
П ередаточное число первой передачи должно удовлетворять условию обеспечения минимально устойчивой скорости движения
где - минимально устойчивая скорость движения. Пусть =3 км/час.
Тогда U1v = (0,377*600*0,49)/(5,86*3)=6,31
Сравнивая полученные значения передаточного числа первой передачи, принимаем окончательно U1=6,3.
Выбор основных параметров главной передачи
Таблица 4.1 – Исходные данные для расчета
Средний угол наклона зубьев βm, град
|
35
|
Отношение ширины зубчатого венца к внешнему
|
0,285
|
конусному расстоянию Kbe
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наибольший вращающий момент на шестерне T1, Н ·
|
526
|
м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пиковый кратковременно действующий вращающий
|
400
|
момент на шестерне Т1ПИК Н · м
|
|
|
|
|
|
Требуемый ресурс передачи t∑, ч
|
|
|
10 000
|
Частота вращения n1, мин-1
|
|
|
|
|
900
|
Требуемое передаточное число u
|
|
|
4,43
|
Марка стали
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сталь
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20ХН3А ГОСТ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8560-78
|
Твердость поверхности зуба НВ
|
|
|
|
|
H1 48
|
|
|
|
|
|
|
|
|
48
|
Н2 285
|
|
|
|
|
|
|
|
|
285
|
Предел текучести материала, МПа
|
|
|
|
σF1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
750
|
σF2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
650
|
|
Достарыңызбен бөлісу: |