Отчет по практике: Исследования возможностей диагностирования автомобиля

Название: Исследования возможностей диагностирования автомобиля
Раздел: Рефераты по транспорту
Тип: отчет по практике

Федеральное агентство по образованию

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Кафедра «Автомобили»

Отчет о прохождениипреддипломной практики

по теме: Исследования возможностей диагностирования автомобиля

Выполнил

Проверил:

Улан-Удэ 2010


Содержание

Введение

1. Цель преддипломной практики

2. Методы проверки и диагностирования АКПП на стендах

2.1 Автоматическая трансмиссия, как объект испытания и доводки

2.2 Назначение испытаний

2.3 Условия проведения испытаний

2.4 Виды стендовых испытаний

2.5 Виды дорожных испытаний

2.6 Методы ускорения испытаний

2.7 Схемы стендов для испытаний

2.8 Двигатели

2.9 Тормоза

2.10 Дополнительное оборудование

2.11 Измерительная аппаратура

2.12 Испытания и доводка узлов АКПП. Определение характеристик гидротрансформаторов

2.13 Испытания и доводка систем АКПП. Баланс расходов рабочей жидкости

2.14 Испытания АКПП в сборе (подбор материалов для фрикционных узлов, испытания АКПП на надежность)

2.15 Процессы переключения передач, плавность переключения передач

2.16 Испытания при низких и высоких температурах

3. Осуществление процесса диагностики автоматических трансмиссий на стенде К-467

4. Тяговый расчет автомобиля ToyotaMarkII

4.1 Построение внешней скоростной характеристики

4.2 Тяговый баланс автомобиля

4.3 Динамический фактор автомобиля

4.4 Характеристика ускорений автомобиля

4.5 Характеристика времени разгона автомобиля

Конструкторская часть

Список использованных источников


Введение

Автоматическая коробка перемены передач (АКПП) - один из самых сложных и высокотехнологичных элементов автомобиля. При строгом соблюдении правил эксплуатации и сервиса срок службы современных автоматических трансмиссий сравним с ресурсом двигателя. В большинстве случаев, автоматические коробки передач попадают в ремонт именно вследствие нарушения установленных правил эксплуатации. При ремонте автоматических трансмиссий необходимо большое внимание уделять диагностики, так как выявление неисправностей определит целесообразность ремонта и в последующем сократит его время.

Диагностирование - процесс определения технического состояния объекта без его разборки по внешним признакам путем измерения величин, характеризующих его состояние и сопоставление его с нормативами. Диагностирование автоматических трансмиссий подразумевает множество различных методов, наиболее целесообразными и информативными является методы диагностирования на стенде тяговых качеств.

Стенды тяговых качеств служат для комплексного диагностирования автомобиля. Они позволяют имитировать в стационарных условиях тестовые нагрузочные и скоростные режимы работы автомобиля. При этом используют следующие диагностические параметры: мощность на ведущих колесах (колесная мощность) - N ; крутящий момент (или тяговое усилие) на ведущих колесах - Мк(Рк); линейная скорость на окружности роликов; расход топлива; время (или путь) разгона. Кроме того, тяговые стенды позволяют проводить ряд работ, связанных с углубленным поэлементным диагностированием автомобиля.


1. Цель преддипломной практики

Целью преддипломной практики является расширение возможностей тягово-силового стенда К-467М, для возможности диагностирования автоматических трансмиссий, по направлениям:

1) Совершенствование определения тягово-экономических свойств автомобиля по средствам подключения ЭВМ:

- построение графиков зависимости крутящего момента на ведущих колесах (или тяговое усилие) и мощности на ведущих колесах (колесной мощности) от оборотов двигателя;

- определение линейной скорости на окружности роликов;

- определение мощности двигателя с автоматической трансмиссией;

- определение времени (или пути) разгона;

- определение ускорения (замедления) при разгоне (выбеге).

2) Задание постоянного усилия нагружения при изменяющейся скорости вращения роликов стенда для получения графика переключения передач.


2. Методы проверки и диагностирования АКПП на стендах

2.1 Автоматическая трансмиссия, как объект испытания и доводки

В ходе испытаний определяют характеристики АКПП в целом и их отдельных узлов и систем; проверяют взаимное соответствие всех элементов; определяют прочность деталей и узлов; проверяют надежность АКПП и их соответствие автомобилям, которые будут с ними эксплуатироваться. Поэтому объектами испытаний могут быть АКПП в сборе, т.е. АКПП в таком виде, в каком они устанавливаются на автомобиль, а также составляющие АКПП узлы, детали и системы. К объектам испытаний могут быть отнесены, кроме того, материалы, из которых изготовлены детали и рабочая жидкость. 0бъектом испытаний АКПП являются и автомобили с АКПП.

Анализ конструкций позволил выделить характерные узлы, входящие в АКПП все или частично, по одному или несколько. В АКПП как объекты испытаний и доводки можно рассматривать (рис. 1) следующие узлы: гидротрансформатор I, насосы питания 2, фрикционные узлы 3, муфты свободного хода 4, механические (зубчатые) передачи 5, панели управления 6, центробежный регулятор 7, механизм блокировки выходного вала 8.

Это разделение на узлы несколько условно, так как в одном агрегате, каким является АКПП, все ее части - за исключением гидротрансформатора (ГДТ) - не являются отдельными конструктивно оформленными узлами (некоторые элементы одних узлов служат одновременно элементами других узлов). Несмотря на это, все перечисленные узлы подвергаются раздельным испытаниям, так как их характеристики во многом определяют качество АКПП.

При испытаниях отдельных узлов АКПП учитывают их значение в той или иной системе. Можно выделить четыре таких системы: питания, управления, охлаждения, смазки.

В ходе испытаний выявляются конструктивные элементы, наиболее существенно влияющие на выходные характеристики АКПП и на ее доводке. К ним можно отнести:

торцевые и диаметральные зазоры в насосах питания и их приводах;

осевые и диаметральные зазоры в сцеплениях и дисковых тормозах;

толщины фрикционных элементов и отклонение от плоскостности дисков сцеплений;

осевые зазоры в гидротрансформаторе и в коробке передач;

диаметральные зазоры в сочленениях, являющихся подшипниками скольжения;

торцевые и радиальные биения характерных рабочих поверхностей (в том числе поверхностей, по которым работают уплотнения);

чистота поверхностей характерных деталей;

твердость деталей, работающих с большими контактными напряжениями (например, детали муфт свободного хода), и деталей, пониженная твердость которых может уменьшить работоспособность АКПП (например, торцевые опоры комплексных гидротрансформаторов и коробок передач);

характеристики, твердость и фактические геометрические размеры наиболее ответственных пружин;

отклонения от плоскостности корпусных элементов панелей системы автоматического управления;

диаметральные зазоры в золотниках и клапанах системы автоматического управления;

осевые размеры щелей и перекрытий золотников и клапанов.

2.2 Назначение испытаний

Испытания АКПП по назначению разделяются на доводочные и контрольные.

При доводочных испытаниях проводится всестороннее исследование рабочих процессов как АКПП в целом, так и ее функциональных узлов и элементов. При этом определяются, оцениваются, улучшаются и, в дальнейшем, нормируются потенциальные свойства исследуемых объектов.

2.3 Условия проведения испытаний

По условиям проведения испытания разделяются на стендовые и дорожные. Эти два вида испытаний дополняют друг друга.

Стендовые испытания отличаются высокой точностью, возможностью многократного воспроизведения тех или иных режимов, возможностью интенсификации режимов испытаний. Вместе с тем, при стендовых испытаниях не всегда возможно воспроизведение тех или иных условий работы АКПП на автомобиле.

При доводочных дорожных испытаниях АКПП проверяется в условиях, в которых она будет эксплуатироваться.

2.4 Виды стендовых испытаний

Методы проведения испытаний деталей АКПП аналогичны общим методам испытаний деталей машин. Специфическими являются лишь нагрузочные режимы, которые должны задаваться, исходя из условий работы испытываемой детали в АКПП автомобиля. Нагрузочные режимы определяют либо расчетом, либо в результате исследования режимов работы детали на автомобиле.

Узлы, где утечка недопустима, испытывают на герметичность. Если утечка из рабочих полостей неизбежна по особенностям конструкции, определяют ее величину. Допустимые утечки нормируются. Их величина определяется при доводочных испытаниях и контролируется при производственных испытаниях.


Рис. 1 Автоматическая коробка перемены передач (гидромеханическая передача)

Определение характеристик узлов и систем АКПП, а также АКПП в сборе, проводится с помощью испытательного оборудования повышенной точности. Режимы и условия испытании назначаются характерными для работы испытуемых узлов на автомобилях.

Наряду с определением характеристик узлов определяют потери мощности в них. Примером может служить определение потерь на трение при вращении дисков сцепления, когда сцепление выключено. Наличие малых потерь свидетельствует о чистоте выключения. По величине потерь мощности при испытаниях АКПП в сборе оценивают качество конструкции и изготовления АКПП. Величина этих потерь складывается из потерь на трение, потерь в зубчатых зацеплениях, потерь на перекачивание рабочей жидкости и т.д.

Испытания на работоспособность при стендовых испытаниях проводятся путем приложения нагрузок, равных (или несколько больших) нагрузкам, которые возникают при работе АКПП на автомобиле. Критерием работоспособности узла является его способность выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных технической документацией. Испытания на работоспособность с небольшим числом нагрузочных циклов являются одним из первых этапов доводки конструкции. Иногда эти испытания называют проверкой на функционирование. Если же число циклов задается, примерно, равным числу их за все время работы АКПП, то эти испытания переходят в испытания на безотказность и долговечность.

При испытаниях на долговечность узлов и АКПП в сборе определяют время работы (число циклов), в течение которого объект сохраняет работоспособность. Нагрузка при этих испытаниях должна быть такой же, как при работе объекта испытаний на автомобиле или (для ускорения испытаний) большей.

Превышение до наступления предельного состояния того числа циклов, которое может быть за все время работы АКПП, характеризует "запас" потенциальных свойств объекта испытаний.

2.5 Виды дорожных испытаний

При дорожных испытаниях АКПП учитывают особенности автомобилей, на которые они устанавливаются. Может оказаться, например, что плавность переключений одной и той же АКПП удовлетворительна на одной типе автомобиля и неудовлетворительна на другом. Важным видом дорожных испытаний являются испытания по определению нагрузочных режимов АКПП в целом и ее узлов и деталей, например, определение: числа переключении передач на 1 единицу пути; нагрузок на отдельные узлы и их распределение по пути и времени движения, значений и распределения передаточных отношений в гидротрансформаторе, времени работы на каждой передаче и т.д. Результаты этих испытаний используются для воспроизведения реальных нагрузок и режимов работы при стендовых испытаниях. Это позволяет осуществлять ускоренные испытания по отработке конструкций элементов АКПП. Иногда проводят тематические испытания на надежность. Они сводятся к установке в АКПП опытных деталей или узлов и проверке их либо в условиях нормальной эксплуатации, либо во время пробега со специальным режимом движения, при котором создаются наибольшие нагрузки на объект испытаний.

2.6 Методы ускорения испытаний

Наиболее достоверные результаты дают дорожные испытания, проводимые в реальных эксплуатационных условиях. Если полагаться, однако, только на такие испытания; то данные о реальной надежности и долговечности объектов испытаний можно получить только через много лет. Поэтому большинство испытаний проводимых при разработке конструкций АКПП, подготовке их к производству и при производстве являются ускоренными, форсирование сводится к заданию для объектов испытаний более напряженных показателей режимов работы.Чрезмерное форсирование режимов испытаний может привести к неправильным результатам. Поэтому окончательный режим ускоренных испытаний выбирают в результате ряда проб таким, чтобы характер разрушения или предельного износа деталей был эквивалентен эксплуатационному. При сопоставлении видов разрушения или износа следует, наряду с осмотром деталей, также анализировать структуру поверхностных слоев металла в зоне разрушения.

2.7 Схемы стендов для испытаний

Так как АКПП является преобразователем крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам автомобиля, то наиболее употребительна схема стенда, называемая основной (рис. 2): двигатель 1 (автомобильный двигатель или его имитатор), объект испытаний 2 (гидротрансформатор или АКПП), тормоз 3 (имитатор нагрузки на выходной валу гидротрансформатора или АКПП, пропорциональной нагрузке на ведущих колесах автомобиля).



Рис. 2 Основная схема испытаний

При испытаниях измеряют числа оборотов n1, n2, и крутящие моменты M1, M2, по которым определяют характеристики испытуемых объектов. Если испытывают по этой схеме детали, узлы или системы АКПП, то измеряют и другие величины (давления в различных точках, температуру рабочей жидкости и т.д.)

При испытаниях измеряют обычно величины n1, n2 и М2 . Крутящий момент M1 определить в такой схеме трудно, нужно установить специальный датчик, что потребует переделки ряда деталей АКПП.

Испытания по схемам рис. 2 и рис. 3 ведутся, как правило, на установившихся режимах (устанавливают определенный режим, производят измерения, устанавливают другой режим, производят измерения, и т.д.).

Неустановившиеся режимы для автомобильных АКПП характерны, в основном, для процессов разгона автомобиля, замедления автомобиля, переключения передач. При исследовании этих процессов записывают на осциллографе изменения показателей режима по времени. Испытания на неустановившихся режимах проводят на инерционном стенде путем разгона двигателем 1, через испытуемый объект 2, инерционной массы (маховика) 3, момент инерции которой подбирается равный моменту инерции автомобиля, приведенному к выходному валу АКПП (гидротрансформатор). Тормозом 4 можно дополнительно нагружать выходной вал АКПП, имитируя движение автомобиля на подъемах, сопротивление качению автомобиля и сопротивление воздуха. Далее будут рассмотрены два варианта инерционного стенда.

При испытаниях на инерционном стенде постоянно меняется передаточное отношение - отношение числа оборотов выходного вала гидротрансформатора к числу оборотов его входного вала. Если требуется проводить испытания при постоянном значении передаточного отношения, то можно использовать стенд с замкнутым контуром. В этом случае выходной вал гидротрансформатора 5 связан со своим входным валом через кинематически жесткую цепь, состоящую из зубчатых редукторов 2, 3, 4, что обеспечивает постоянство передаточного отношения.

Из рассмотрения схем стендов видно, что основным силовым оборудованием являются двигатели, тормоза, инерционные стенды и стенд с замкнутым контуром.

2.8 Двигатели

В качестве приводных двигателей используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), с которыми АКПП работают на автомобилях, или электромашинные динамометры. ДВС применяются в тех случаях, когда надо учесть специфику автомобильного двигателя (например, реальный темп изменения числа оборотов двигателя при разгоне автомобиля). Если же определяют характеристики испытуемых агрегатов путем измерений каких-либо показателей при различных установившихся режимах их работы (например, определение характеристик гидротрансформатора), то используют электромашинные динамометры.

Электромашинным динамометром (электродинамометром) называют обратимую электрическую машину (двигатель-генератор), корпус которой подвешен балансирно и опирается на весовое устройство, регистрирующее реактивный крутящий момент на корпусе динамометра, равный по величине крутящему моменту на валу динамометра и, следовательно, крутящему моменту на валу испытуемого агрегата. Используют преимущественно электродинамометры постоянного тока. Они питаются от специальных преобразовательных агрегатов, работающих по схеме Леонардо и состоящих из электродвигателя переменного тока, работающего от сети промышленного тока, генератора постоянного тока и генератора возбуждения. Преобразовательный агрегат имеет значительные размеры, так как мощности первых двух его машин примерно равны мощности самого электродинамометра. Мощности же самих используемых электродинамометров в приведенных схемах испытаний должны быть примерно равны мощности автомобильных двигателей, с которыми работают испытуемые АКПП (гидротрансформаторы). Помимо электродинамометров для испытаний гидротрансформатора и АКПП в сборе необходимы электродинамометры меньшей мощности для испытаний и доводки узлов АКПП (насосов питания, центробежных регуляторов, фрикционных узлов и др.).

2.9 Тормоза

В качестве тормозного испытательного оборудования применяются электродинамометры и гидравлические тормоза, однако, те и другие не могут развивать больших крутящих моментов при малых оборотах, в то время как именно при этих оборотах для испытаний АКПП требуются максимальные крутящие моменты, поэтому распространение получили индукторные тормоза (рис.3).


Рис. 3 Индукторный тормоз


2.10 Дополнительное оборудование

Описанное выше оборудование можно назвать основным оборудованием. Для проведения испытаний и доводки АКПП необходимо еще и дополнительное оборудование, к которому можно отнести:

насосные установки для поддержания постоянного давления на входе в гидротрансформаторе при его испытании, а также для различных проверок на герметичность; оценок количества утечек (где они неизбежны);

теплообменники для поддержания заданных температур в объектах испытаний и в НЕС, если они используются как, приводные двигатели;

системы подачи топлива к ДВС, используемым в качестве приводных двигателей;

стойки и приспособления для установки на стенды объектов испытаний;

устройства для соединения объектов испытаний с приводным двигателем и тормозом.

2.11 Измерительная аппаратура

К измерительной аппаратуре относятся тахометрические, динамометрические, термометрические, барометрические, флоуметрические и другие устройства для измерения и записи соответственно чисел оборотов и крутящих моментов, температуры, давлений, расходов жидкости и других показателей рабочих процессов.

К измерительному оборудованию относят также:

устройства для фиксации перемещений и деформаций деталей и напряжений в них;

весовые устройства электродинамометров и тормозов, фиксирующие величины крутящих моментов при установившихся режимах работы объектов испытаний;

датчики крутящего момента, фиксирующие изменение крутящего момента по времени на неустановившихся режимах работы объектов испытаний;

шлейфовые осциллографы, осуществляющие запись изменений по времени величин, измеряемых в процессе испытаний;

устройства и приспособления для тарировок измерительной аппаратуры.

2.12 Испытания и доводка узлов АКПП

Определение характеристик гидротрансформаторов.

Ряд узлов АКПП возможно и целесообразно испытывать и доводить до испытаний АКПП в сборе. К таким узлам относятся гидротрансформатор, муфты свободного хода, насосы питания, центробежные регуляторы, уплотнения, панели гидравлических систем управления.

Для испытаний отдельно взятых узлов применяются специальные приспособления, имитирующие работу испытуемого узла или элемента в АКПП и проводятся испытания (обычно ускоренные) в объемах, соответствующих всему предполагаемому сроку службы АКПП.

2.13 Испытания и доводка систем АКПП

Баланс расходов рабочей жидкости.

Все системы АКПП (питания, управления, охлаждения и смазки) тесно связаны между собой.

Система охлаждения проверяется фактически только на автомобиле, так как ее эффективность определяется не столько характеристикой теплообменника, сколько местом его расположения на автомобиле. Установка теплообменника в месте интенсивного обдува воздухом может оказаться эффективнее увеличения в несколько раз числа секций теплообменника.

Доводка систем питания, управления и смазки начинается фактически с этапа сборки для испытаний новой или модернизированной АКПП, когда определяются утечки из отдельных узлов.

На работу всех систем влияет обеспеченность их рабочей жидкостью, находящейся под нужным давлением. Это делает необходимым определение баланса расходов рабочей жидкости в АКПП при различных условиях ее работы, что позволяет оценивать рациональность распределения рабочей жидкости по всем ее потребителям внутри АКПП и определять, в частности, количество рабочей жидкости, участвующей в работе системы управления при переключении передач.

2.14 Испытания АКПП в сборе (подбор материалов для фрикционных узлов, испытания АКПП на надежность)

Можно выделять несколько видов испытаний АКПП в сборе:

испытания узлов и систем в АКПП;

функциональные испытания АКПП в целом;

испытания на надежность и долговечность;

испытания на плавность переключения передач;

испытания силовых агрегатов (АКПП в сборе с двигателем);

испытания АКПП на автомобилях. Все эти виды испытаний взаимно дополняют друг друга. Режимы и особенности работы элементов АКПП, отмеченные в одних испытаниях, используются для форсированного воспроизведения в других испытаниях.

В первом из перечисленных случаев АКПП в сборе используются как приспособления, обеспечивающие испытуемым узлам реальные условия их работы в АКПП. К таким случаям можно отнести испытания в АКПП деталей и некоторых узлов - например, зубчатых механизмов, исполнительных механизмов системы управления АКПП, а также испытания по определению характеристик фрикционных узлов. При испытаниях АКПП, как единого целого, определяют и доводят до необходимых значении показатели, характеризующие функциональные особенности АКПП: определяют баланс рабочей жидкости, достаточность системы смазки, режимы переключения передач и удовлетворительность самих процессов переключения (отсутствие разрывов в передаче мощности и отсутствие перекрытий передач, ведущих к пробуксовкам).

Только испытаниями АКПП в сборе проверяется их приспособленность к работе при повышенной температуре масла и при отрицательных температурах.

При испытаниях АКПП на автомобилях (или испытаниях автомобилей с АКПП) определяются наиболее целесообразные режимы для стендовых испытании АКПП на надежность и долговечность. Только при испытаниях на автомобилях определяется удовлетворительность или неудовлетворительность, (приемлемость или неприемлемость) переключений передач по их плавности. Это объясняется тем, что качество переключений неразрывно связано с акустическими свойствами кузова автомобиля и параметрами автомобиля в целом.

2.15 Процессы переключения передач, плавность переключения передач

При работе АКПП на автомобиле передачи переключаются большей частью под нагрузкой. Качество процессов переключения передач во многом определяет качество АКПП в целом и автомобиля с АКПП. Исследования и последующая доводка процессов переключения должны предотвратить возникновение больших динамических нагрузок при переключении передач, обеспечить необходимуюплавность хода автомобиля, долговечность фрикционных узлов и всей трансмиссии. Необходимая плавность переключений должна обеспечиваться при любых подачах топлива к двигателю, при любой температуре масла в АКПП, на подъемах и спусках, при любых качествах дорожного покрытия.

В оценке плавности переключений передач играют роль психофизические особенности людей (одному кажется плавным то, что другому кажется неплавным), акустические качества кузова автомобиля и параметры автомобиля в целом. Поэтому для создания методики объективной оценки плавности переключении передач исследовались продольные колебания кузовов легковых автомобилей, были сопоставлены и критически проанализированы различные критерии плавности переключения передач.

2.16 Испытания при низких и высоких температурах

Пригодность АКПП к работе при высоких и низких температурах определяется: свойствами масла, используемого в качестве рабочей жидкости; свойствами фрикционных материалов; тепло- и морозостойкостью неметаллических материалов, используемых в АКПП (в том числе в уплотнениях); рациональным выбором зазоров и допусков в различных сочленениях.

Испытания при низких температурах могут проводиться на автомобилях с АКПП в холодных районах страны после ночных стоянок в зимнее время. Такие испытания сводятся к оценке работоспособности АКПП после пуска двигателя и его разогрева, после которого возможно движение автомобиля. При этом проверяют прочность деталей привода переднего насоса (связанного через гидротрансформатор непосредственно с двигателем) и работоспособность муфт свободного хода коробки передач.

Нормальной эксплуатационной температурой для большинства АКПП можно считать 80-90°С. Температура повышается в тяжелых дорожных условиях (песок, снег) и на затяжных подъемах, обычно температура до 120 или до 15О°С и выше поднимается на короткое время. Для АКПП повышенной температурой рабочей жидкости можно считать такую, которая превышает обычную эксплуатационную температуру на 30-50°С.


3. Осуществление процесса диагностикиавтоматических трансмиссий на стенде К-467М

Перед выполнением диагностических работ по автоматическим трансмиссиям автомобиля необходимо проводить испытания на тягово-силовом стенде. Эти испытания позволяют с большой точностью определить причину неисправности, так как рассматривают функционирование АКПП в имитации реальных условий эксплуатации. После модернизации стенда появится возможность задать абсолютно любой режим и цикл режимов нагружений, а также благодаря непосредственному доступу к агрегату в процессе диагностирования позволяет использовать различные методы диагностики, например виброакустический.

Для реализации задания режимов испытаний необходимо обеспечить двухстороннюю связь между управляющей ЭВМ и дроссельной заслонкой системы питания двигателя. Для этого цифровой сигнал от управляющей ЭВМ поступает в ЦАП для преобразования в аналоговый. Аналоговый сигнал, поступающий в преобразователь, служит для управления дроссельной заслонкой, которое осуществляется посредством исполнительного механизма в виде сервопривода. Для обеспечения обратной связи, то есть контроля положения дроссельной заслонки используется датчик, посылающий сигнал обратно в АЦП и из него в ЭВМ.

Для обеспечения легкого доступа к АКПП в процессе диагностирования вдоль установленного стенда изготовлена осмотровая канава. Это позволит использовать инструментальные и органолептические способы оценки состояния АКПП и трансмиссии в целом.

При исправной работе АКПП процесс переключения передач проходит в зависимости от скорости автомобиля, оборотов коленчатого вала двигателя и нагрузки на двигатель. Соответственно, если АКПП не следует алгоритму переключений или эти переключения слишком затянуты во времени, то это свидетельствует о возникшей неисправности.

Примерный график переключений представлен на рисунке 4.


Диапазон корректных переключений передач автоматической трансмиссии лежит в области между зеленым и синим графиком. Красным цветом показаны возможное переключение передач при использовании режима «Кик-Даун».

Исправная работа АКПП сопровождается процессом переключением передач, он зависит от скорости движения автомобиля, времени разгона (пути разгона) и ускорения автомобиля на всех передачах. Теоретически графики этих зависимостей получены при расчете тягового баланса автомобиля. Для получения графиков на тяговом силовом стенде необходимо внести в конструкцию некоторые изменения, которые повлекут за собой изменения в функционировании.


4. Тяговый расчет автомобиля ToyotaMarkII

4.1 Построение внешней скоростной характеристики

Наиболее полные сведения о параметрах двигателя дает его внешняя скоростная характеристика. Она представляющая собой зависимость эффективной мощности – Ne , [кВт]; эффективного крутящего момента – Me , [Н×м] от частоты вращения коленчатого вала ne , [об/мин], при установившемся режиме работы двигателя и максимальной подаче топлива.

Определение текущего значения эффективной мощности от частоты вращения коленчатого вала двигателя, производится по эмпирической зависимости, предложенной С.Р. Лейдерманом:

, [кВт] (1)

где Nе max =132,4 [кВт] - максимальная эффективная мощность двигателя;

ne - текущая частота вращения, [об/мин];

nN =4800 [об/мин] - частота вращения при максимальной мощности;

коэффициенты а=в=с=1.

Определяем значения наименьшей устойчивой – ne min , и максимальной – ne max , частот вращения коленчатого вала двигателя.

ne min = 0,13× nN =0,13×4800=624=700 [об/мин],

ne max = 1,2×nN =1,2×4800=5760=6000 [об/мин].

Полученный диапазон частот вращения коленчатого вала разбиваем на двенадцать значений через интервал в 100 [об/мин].

Для каждого значения ne , с использованием уравнения Лейдермана, определяем значения эффективной мощности двигателя Ne .

Часть мощности двигателя затрачивается на привод вспомогательного оборудования (генератор, насос системы охлаждения двигателя, компрессор, насос гидроусилителя руля и др.), и лишь оставшаяся мощность Ne ¢ - мощность нетто, используется для движения автомобиля.

Ne ¢ = 0,9×Ne , [кВт] (2)

Для расчета графика эффективного крутящего момента используем выражение вида:

, [Н×м]. (3)

Часть эффективного крутящего момента двигателя – Me затрачивается на привод навесного вспомогательного оборудования, и лишь оставшаяся его часть, так называемый крутящий момент нетто – Мe ¢, используется для движения автомобиля. Для определения момента нетто воспользуемся выражением:

Мe ¢ = 0,9 × Мe , [Н×м] (4)

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Параметры внешней скоростной характеристики двигателя марки 1JZ-GE

Параметры Частота вращения коленчатого вала, об/мин
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500
Nе , кВт 17,03853148 19,693274 22,39215 25,13148148 27,90759 30,7168 33,55543 36,41981 39,30625
Ne ' , кВт 15,33467833 17,723947 20,15294 22,61833333 25,11683 27,64512 30,19989 32,77783 35,37563
Мe , Нм 232,4542509 235,08846 237,6056 240,0056481 242,2886 244,4545 246,5034 248,4351 250,2498
Мe ' , Нм 209,2088258 211,57961 213,845 216,0050833 218,0598 220,0091 221,853 223,5916 225,2248
Nе , кВт 42,21108 45,13062 48,0612 50,99913 53,94074 56,88235 59,82028 65,6704 68,57523
Ne ' , кВт 37,98997 40,61756 43,25508 45,89922 48,54667 51,19412 53,83825 59,10336 61,71771
Мe , Нм 251,9474 253,5279 254,9914 256,3377 257,567 258,6793 259,6744 261,3135 261,9574
Мe ' , Нм 226,7527 228,1751 229,4922 230,704 231,8103 232,8113 233,707 235,1821 235,7616
Nе , кВт 71,46167 74,32605 77,16468 79,97389 82,75 85,48933 88,18821 90,84295 96,00532
Ne ' , кВт 64,31551 66,89345 69,44821 71,9765 74,475 76,9404 79,36939 81,75866 86,40479
Мe , Нм 262,4842 262,894 263,1867 263,3623 263,4208 263,3623 263,1867 262,894 261,9574
Мe ' , Нм 236,2358 236,6046 236,868 237,0261 237,0788 237,0261 236,868 236,6046 235,7616
Nе , кВт 98,5056 100,947 103,3259 105,6387 107,8815 110,0508 112,1428 114,1539 117,9188
Ne ' , кВт 88,65504 90,85233 92,99335 95,07479 97,09333 99,04568 100,9285 102,7385 106,1269
Мe , Нм 261,3135 260,5525 259,6744 258,6793 257,567 256,3377 254,9914 253,5279 250,2498
Мe ' , Нм 235,1821 234,4972 233,707 232,8113 231,8103 230,704 229,4922 228,1751 225,2248
Nе , кВт 119,6651 121,3158 122,8672 124,3156 125,6574 126,8889 128,0063 129,006 129,8844
Ne ' , кВт 107,6986 109,1842 110,5805 111,8841 113,0917 114,2 115,2057 116,1054 116,896
Мe , Нм 248,4351 246,5034 244,4545 242,2886 240,0056 237,6056 235,0885 232,4543 229,703
Мe ' , Нм 223,5916 221,853 220,0091 218,0598 216,0051 213,845 211,5796 209,2088 206,7327

На основе результатов в таблице, строим графики внешней скоростной характеристики двигателя (рис. 5).


Рис. 5 Графики внешней скоростной характеристики

4.2 Тяговый баланс автомобиля

Тяговый баланс автомобиля - это совокупность графиков зависимостей силы тяги на ведущих колесах Fк , [Н] (на различных передачах), а также суммы сил сопротивления качению Ff , [Н] ивоздуха Fw , [Н], от скорости движения автомобиля Va , [км/ ч].Графики сил тяги на колесах автомобиля строим для всех ступеней коробки перемены передач.

Расчет сил тяги на колесах для каждой передачи – Fki производится по формуле:

, [Н] (5)

hТР - коэффициент полезного действия трансмиссии;

UТР - передаточное число трансмиссии;

rк - радиус качения колеса, [м].

КПД трансмиссии автомобиля определяется на основании потерь мощности на трение:

hтр = 0,98К ×0,97L × 0,99M (6)

K - число пар цилиндрических шестерен в трансмиссии автомобиля, через которые передается крутящий момент на i-той передаче;

L - число пар конических или гипоидных шестерен;

M - число карданных шарниров.

Для определения К, L, Mнеобходимо использовать кинематическую схему автомобиля, данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – КПД трансмиссии

Передачи K L M hтр
I 6 1 3 0,833746017
II 6 1 3 0,833746017
III 0 1 3 0,94119003
IV 6 1 3 0,833746017

Передаточное число трансмиссии автомобиля определяется как произведение:

UТР = UКПП × UРК × UГП (7)

UКПП - передаточное число коробки перемены передач;

UРК - передаточное число раздаточной коробки или делителя;

UГП - передаточное число главной передачи.

Для определения этих значений также воспользуемся кинематической схемой автомобиля, полученные значения занесем в таблицу 3.


Таблица 3 – Передаточное число трансмиссии

UКПП UРК UГП UТР
I 2,804 1 4 11,216
II 1,531 6,124
III 1 4
IV 0,705 2,82

При расчетах радиусов качения колес, в качестве исходных данных, используют статический радиус - rстат При этом следует учитывать, что радиус качения rк обычно несколько больше статического и определяется индивидуально для диагональных и радиальных шин. На автомобиле ГАЗ -3307 установлены радиальные шины, поэтому радиус качения колеса рассчитываем по следующей формуле:

rк = 1,04 × rстат , [м]; (8)

rстат = 0,31

rк = 1,04 × 0,31 = 0,3224 [м]

При расчетах зависимостей силы тяги на колесах автомобиля крутящий момент двигателя нетто - Мe ́ берем из таблицы 1.

Также для построения графика нам необходимо рассчитать скорость движения автомобиля на каждой передачи в зависимости от оборотов двигателя.

, [км/ ч] (9)

Далее определяем силы сопротивления качению колес автомобиля по дорожному покрытию, используя выражение:

, [Н] (10)

ma = 1650 [кг] - масса полностью загруженного автомобиля;

g = 9,81 [м/с2 ] - ускорение свободного падения;

f - коэффициент сопротивления качению автомобильного колеса.

Величина коэффициента сопротивления качению колеса – f, зависит от скорости автомобиля. Для его определения используют выражение, предложенное Б.С. Фалькевичем:

(11)

Коэффициент сопротивления качению колеса автомобиля рассчитываем для двух типов дорог с асфальтобетонным покрытием и для грунтовой дороги.

f 0 = 0,018- коэффициент сопротивления качению колес автомобиля по асфальтобетону;

f0 = 0,03 - коэффициент сопротивления качению колес автомобиля по грунтовой дороге.

Для расчета действующей на автомобиль силы сопротивления воздуха воспользуемся выражением вида:

, [Н] (12)

Кв – коэффициент обтекаемости формы автомобиля;

Sx –площадь проекции автомобиля на плоскость перпендикулярную продольной оси, [м2 ].

При известном значении безразмерного коэффициента аэродинамического сопротивления Сх = 0,3 можно легко определить значение коэффициента обтекаемости Кв по выражению, предложенному академиком Е.А. Чудаковым:


Кв = 0,5 × Сх ×rв , [кг/м3 ] (13)

rв = 1,225 , [кг/м3 ] – плотность воздуха.

Кв = 0,5 × 0,3 × 1,225 = 0,18375 [кг/м3 ]

Для нахождения площади Миделя автомобиля Sx воспользуемся выражением:

Sx = 0,78 × Ва × Н, [м2 ] (14)

Ва = 1,495 [м] – колея передних колес

Н = 1,75 [м] - высота автомобиля.

Sx =1,495 × 1,75 = 2,040675 [м2 ]

Значение максимального значения скорости - Va max выбираем таким, чтобы оно было примерно на 10% больше наибольшего значения скорости, определенного для высшей передачи.

Рассчитанные значения сил сопротивления движению заносим в таблицу 4.

Таблица 4 – Значения сил сопротивления движению

Параметры Скорость движения автомобиля, км/ч
0 10 20 30 40 50 60 70 80
f асф. 0,018 0,01809 0,01836 0,01881 0,01944 0,02025 0,02124 0,02241 0,02376
f грунт. 0,03 0,03015 0,0306 0,03135 0,0324 0,03375 0,0354 0,03735 0,0396
Ff асф , [H] 294,0057 295,4757 299,885814 307,236 317,5262 330,7564 346,9267 366,0371 388,0875
Ff грунт. , [H] 490,0095 492,4595 499,80969 512,0599 529,2103 551,2607 578,2112 610,0618 646,8125
Fw , [H] 0 2,893318 11,57327257 26,03986 46,29309 72,33295 104,1595 141,7726 185,1724
Fw +Ff асф. , [H] 294,0057 298,369 311,4590866 333,2758 363,8192 403,0894 451,0862 507,8097 573,2599
Fw +Ff грунт. , [H] 490,0095 495,3529 511,3829626 538,0998 575,5034 623,5936 682,3707 751,8344 831,9849
f асф. 0,02529 0,027 0,02889 0,03096 0,03321 0,03564 0,03825 0,04104 0,04401
f грунт. 0,04215 0,045 0,04815 0,0516 0,05535 0,0594 0,06375 0,0684 0,07335
Ff асф , [H] 413,078 441,0086 471,8791 505,6898 542,4405 582,1313 624,7621 670,333 718,8439
Ff грунт. , [H] 688,4633 735,0143 786,4652 842,8163 904,0675 970,2188 1041,27 1117,222 1198,073
Fw , [H] 234,3588 289,3318 350,0915 416,6378 488,9708 567,0904 650,9966 740,6894 836,1689
Fw +Ff асф. , [H] 647,4368 730,3404 821,9706 922,3276 1031,411 1149,222 1275,759 1411,022 1555,013
Fw +Ff грунт. , [H] 922,8221 1024,346 1136,557 1259,454 1393,038 1537,309 1692,267 1857,911 2034,242
f асф. 0,04716 0,05049 0,054 0,05769 0,06156 0,06561 0,06984 0,07425 0,07884
f грунт. 0,0786 0,08415 0,09 0,09615 0,1026 0,10935 0,1164 0,12375 0,1314
Ff асф , [H] 770,2949 824,686 882,0171 942,2883 1005,499 1071,651 1140,742 1212,774 1287,745
Ff грунт. , [H] 1283,825 1374,477 1470,029 1570,48 1675,832 1786,085 1901,237 2021,289 2146,242
Fw , [H] 937,4351 1044,488 1157,327 1275,953 1400,366 1530,565 1666,551 1808,324 1955,883
Fw +Ff асф. , [H] 1707,73 1869,174 2039,344 2218,242 2405,865 2602,216 2807,293 3021,097 3243,628
Fw +Ff грунт. , [H] 2221,26 2418,964 2627,356 2846,434 3076,198 3316,65 3567,788 3829,613 4102,125

График тягового баланса (рис. 5).



Рис. 5 График тягового баланса

4.3 Динамический фактор автомобиля

Динамический фактор автомобиля представляет собой совокупность динамических характеристик, номограммы нагрузок автомобиля и графика контроля буксования его колес. Динамический фактор автомобиля дает представление о динамических свойствах автомобиля при заданных дорожных условиях и нагрузке автомобиля.

Динамическая характеристика - это зависимость динамического фактора автомобиля с полной нагрузкой от скорости его движения Di = f(Va ). Графики динамического фактора строят для тех же условий движения, что и графики тягового баланса, т.е. для каждой передачи i. Динамическим фактором в автомобиля называется отношение разности силы тяги и силы сопротивления воздуха к весу автомобиля:

(15)

На графике динамической характеристики показываем также зависимость суммарного коэффициента сопротивления дороги y = f(Va ), который в случае разгона автомобиля на ровной, горизонтальной поверхности дороги численно равен коэффициенту сопротивления качению:

y = f + tga, (16)

где a - угол подъема дороги.

Суммарный коэффициент сопротивления дороги в нашем случае равен коэффициенту сопротивления качения.

Полученные при расчетах динамического фактора автомобиля данные заносим в таблицу 5.

Таблица 5 – Параметры динамического фактора автомобиля на 1,2,3,4-ой передачах

Передачи Параметры Частота вращения коленчатого вала, об/мин
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400
I Vа , км/ч 7,5857133 8,669387 9,753059914 10,83673 11,92041 13,00408 14,08775 15,17143
Fw , H 1,6649034 2,174568 2,752187225 3,397762 4,111292 4,892777 5,742218 6,659614
Di 0,3714106 0,375589 0,379577024 0,383373 0,386978 0,390392 0,393615 0,396646
II Vа , км/ч 13,893103 15,87783 17,86256042 19,84729 21,83202 23,81675 25,80148 27,78621
Fw , H 5,5846334 7,294215 9,231741002 11,39721 13,79063 16,41198 19,26129 22,33853
Di 0,2025061 0,2047 0,206778024 0,20874 0,210586 0,212315 0,213928 0,215426
III Vа , км/ч 21,27034 24,30896 27,34758 30,3862 33,42482 36,46344 39,50206 42,54068
Fw , H 13,090163 17,09736 21,63884087 26,71462 32,32469 38,46905 45,14771 52,36065
Di 0,1487667 0,150216 0,151557847 0,152791 0,153917 0,154934 0,155844 0,156645
IV Vа , км/ч 30,170695 34,48079 38,79089362 43,10099 47,41109 51,72119 56,03129 60,34139
Fw , H 26,337031 34,39939 43,53672526 53,74904 65,03634 77,39862 90,83588 105,3481
Di 0,0917957 0,092361 0,092812638 0,093152 0,093378 0,093492 0,093492 0,09338
I Vа , км/ч 16,2551 17,33877 18,42245 19,50612 20,58979 21,67347 22,75714 23,84081
Fw , H 7,644965 8,698271 9,819532 11,00875 12,26592 13,59105 14,98413 16,44517
Di 0,399486 0,402134 0,404592 0,406858 0,408933 0,410816 0,412508 0,414009
II Vа , км/ч 29,77093 31,75566 33,74039 35,72512 37,70985 39,69458 41,67931 43,66404
Fw , H 25,64373 29,17686 32,93794 36,92696 41,14393 45,58884 50,2617 55,1625
Di 0,216807 0,218072 0,219221 0,220254 0,221171 0,221971 0,222656 0,223224
III Vа , км/ч 45,5793 48,61792 51,65654 54,69516 57,73378 60,7724 63,81102 66,84964
Fw , H 60,10789 68,38942 77,20525 86,55536 96,43977 106,8585 117,8115 129,2988
Di 0,157338 0,157924 0,158401 0,15877 0,159031 0,159184 0,159229 0,159166
IV Vа , км/ч 64,65149 68,96159 73,27169 77,58179 81,89189 86,20199 90,51209 94,82218
Fw , H 120,9353 137,5976 155,3347 174,1469 194,034 214,9962 237,0333 260,1454
Di 0,093155 0,092817 0,092366 0,091802 0,091126 0,090337 0,089434 0,088419
I Vа , км/ч 24,92449 26,00816 27,09183 28,17551 29,25918 30,34285 31,42653 32,5102
Fw , H 17,97416 19,57111 21,23601 22,96887 24,76969 26,63845 28,57518 30,57986
Di 0,415319 0,416438 0,417365 0,418101 0,418645 0,418999 0,419161 0,419132
II Vа , км/ч 45,64877 47,63349 49,61822 51,60295 53,58768 55,57241 57,55714 59,54187
Fw , H 60,29125 65,64794 71,23257 77,04515 83,08567 89,35414 95,85055 102,5749
Di 0,223676 0,224012 0,224232 0,224336 0,224324 0,224196 0,223951 0,223591
III Vа , км/ч 69,88826 72,92688 75,9655 79,00412 82,04274 85,08136 88,11998 91,1586
Fw , H 141,3203 153,8762 166,9664 180,5908 194,7496 209,4426 224,6699 240,4316
Di 0,158995 0,158716 0,158329 0,157834 0,157231 0,15652 0,1557 0,154773
IV Vа , км/ч 99,13228 103,4424 107,7525 112,0626 116,3727 120,6828 124,9929 129,303
Fw , H 284,3324 309,5945 335,9315 363,3435 391,8305 421,3925 452,0295 483,7414
Di 0,087291 0,08605 0,084697 0,08323 0,081651 0,079958 0,078153 0,076235
I Vа , км/ч 33,59387 34,67755 35,76122 36,84489 37,92857 39,01224 40,09591 41,17959
Fw , H 32,65249 34,79308 37,00163 39,27813 41,62258 44,035 46,51536 49,06368
Di 0,418911 0,4185 0,417897 0,417102 0,416117 0,41494 0,413572 0,412012
II Vа , км/ч 61,5266 63,51133 65,49605 67,48078 69,46551 71,45024 73,43497 75,4197
Fw , H 109,5272 116,7074 124,1156 131,7518 139,6158 147,7079 156,0278 164,5757
Di 0,223114 0,222521 0,221812 0,220987 0,220046 0,218988 0,217815 0,216525
III Vа , км/ч 94,19722 97,23584 100,2745 103,3131 106,3517 109,3903 112,4289 115,4676
Fw , H 256,7275 273,5577 290,9222 308,821 327,2541 346,2215 365,7231 385,7591
Di 0,153738 0,152594 0,151343 0,149983 0,148516 0,14694 0,145257 0,143465
IV Vа , км/ч 133,6131 137,9232 142,2333 146,5434 150,8535 155,1636 159,4737 163,7838
Fw , H 516,5283 550,3902 585,3271 621,3389 658,4258 696,5876 735,8244 776,1362
Di 0,074204 0,072061 0,069804 0,067435 0,064952 0,062357 0,059649 0,056828
I Vа , км/ч 42,26326 43,34693 44,43061 45,51428 46,59795 47,68163 48,7653 49,84897
Fw , H 51,67996 54,36419 57,11638 59,93652 62,82462 65,78067 68,80468 71,89664
Di 0,410262 0,40832 0,406187 0,403862 0,401347 0,39864 0,395741 0,392652
II Vа , км/ч 77,40443 79,38916 81,37389 83,35862 85,34334 87,32807 89,3128 91,29753
Fw , H 173,3516 182,3554 191,5871 201,0468 210,7344 220,65 230,7935 241,165
Di 0,21512 0,213598 0,21196 0,210206 0,208336 0,206349 0,204247 0,202029
III Vа , км/ч 118,5062 121,5448 124,5834 127,622 130,6607 133,6993 136,7379 139,7765
Fw , H 406,3293 427,4339 449,0727 471,2459 493,9533 517,195 540,971 565,2813
Di 0,141565 0,139558 0,137442 0,135218 0,132886 0,130446 0,127898 0,125242
IV Vа , км/ч 168,0939 172,404 176,7141 181,0242 185,3343 189,6444 193,9545 198,2646
Fw , H 817,523 859,9847 903,5214 948,1331 993,8198 1040,581 1088,418 1137,33
Di 0,053895 0,050848 0,047689 0,044416 0,041031 0,037533 0,033922 0,030199

График динамического фактора показан на рисунке 6.


Рис. 6 Динамический


4.4 Характеристика ускорений автомобиля

Характеристика ускорений - это зависимость ускорений автомобиля от скорости ja i = f(Va ), [м/с2 ], при его разгоне на каждой передаче.

Указанные зависимости строим для случая разгона полностью загруженного автомобиля, на ровной горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием. Величину ускорений при разгоне автомобилей рассчитываем из выражения:

, [м/с2 ] (17)

y - коэффициент суммарного дорожного сопротивления движения автомобиля по асфальтобетонному покрытию (y = f );

dвр – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс при разгоне автомобиля.

Коэффициент dвр рассчитываем по формуле:

(18)

Jм = 0,55 [кг/м2 ] - момент инерции маховика и разгоняющихся деталей двигателя;

Jк = 0,942 [кг/м2 ] - момент инерции колеса автомобиля;

n = 4 - общее число колес автомобиля.

Значения коэффициента dвр и ускорений при разгоне автомобиля рассчитываем для каждой передачи в КПП. Полученные при расчетах значения заносим в таблицу 6.


Таблица 6 – Значения ускорений, действующих при разгоне автомобиля

Передачи Параметры Частота вращения коленчатого вала, об/мин
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400
I Vа , км/ч 7,5857133 8,669387 9,753059914 10,83673 11,92041 13,00408 14,08775 15,17143
Di 0,3714106 0,375589 0,379577024 0,383373 0,386978 0,390392 0,393615 0,396646
ψ1 0,0180518 0,018068 0,01808561 0,018106 0,018128 0,018152 0,018179 0,018207
Di - ψ1 0,3533588 0,357522 0,361491414 0,365268 0,36885 0,37224 0,375436 0,378439
ja i , м/с2 2,5580815 2,588219 2,616955936 2,644293 2,67023 2,694768 2,717905 2,739642
II Vа , км/ч 13,893103 15,87783 17,86256042 19,84729 21,83202 23,81675 25,80148 27,78621
Di 0,2025061 0,2047 0,206778024 0,20874 0,210586 0,212315 0,213928 0,215426
ψ1 0,0181737 0,018227 0,018287164 0,018355 0,018429 0,018511 0,018599 0,018695
Di - ψ1 0,1843323 0,186473 0,18849086 0,190385 0,192157 0,193805 0,195329 0,196731
ja i , м/с2 1,6129063 1,631639 1,649293242 1,66587 1,681368 1,695788 1,70913 1,721394
III Vа , км/ч 21,27034 24,30896 27,34758 30,3862 33,42482 36,46344 39,50206 42,54068
Di 0,1487667 0,150216 0,151557847 0,152791 0,153917 0,154934 0,155844 0,156645
ψ1 0,0184072 0,018532 0,018673101 0,018831 0,019005 0,019197 0,019404 0,019629
Di - ψ1 0,1303595 0,131684 0,132884746 0,13396 0,134911 0,135738 0,136439 0,137016
ja i , м/с2 1,1955781 1,20773 1,218737974 1,228603 1,237325 1,244903 1,251338 1,25663
IV Vа , км/ч 30,170695 34,48079 38,79089362 43,10099 47,41109 51,72119 56,03129 60,34139
Di 0,0917957 0,092361 0,092812638 0,093152 0,093378 0,093492 0,093492 0,09338
ψ1 0,0188192 0,01907 0,01935426 0,019672 0,020023 0,020408 0,020826 0,021277
Di - ψ1 0,0729764 0,073291 0,073458378 0,07348 0,073355 0,073084 0,072667 0,072103
ja i , м/с2 0,6864872 0,689442 0,691020821 0,691223 0,69005 0,6875 0,683574 0,678271

Продолжение таблицы 6

Передачи Параметры Частота вращения коленчатого вала, об/мин
1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200
I Vа , км/ч 16,2551 17,33877 18,42245 19,50612 20,58979 21,67347 22,75714 23,84081
Di 0,399486 0,402134 0,404592 0,406858 0,408933 0,410816 0,412508 0,414009
ψ1 0,018238 0,018271 0,018305 0,018342 0,018382 0,018423 0,018466 0,018512
Di - ψ1 0,381248 0,383864 0,386286 0,388515 0,390551 0,392393 0,394042 0,395498
ja i , м/с2 2,759979 2,778917 2,796454 2,812591 2,827328 2,840666 2,852603 2,86314
II Vа , км/ч 29,77093 31,75566 33,74039 35,72512 37,70985 39,69458 41,67931 43,66404
Di 0,216807 0,218072 0,219221 0,220254 0,221171 0,221971 0,222656 0,223224
ψ1 0,018798 0,018908 0,019025 0,019149 0,01928 0,019418 0,019563 0,019716
Di - ψ1 0,198009 0,199165 0,200196 0,201105 0,201891 0,202553 0,203092 0,203508
ja i , м/с2 1,73258 1,742688 1,751717 1,759669 1,766542 1,772338 1,777055 1,780694
III Vа , км/ч 45,5793 48,61792 51,65654 54,69516 57,73378 60,7724 63,81102 66,84964
Di 0,157338 0,157924 0,158401 0,15877 0,159031 0,159184 0,159229 0,159166
ψ1 0,01987 0,020127 0,020402 0,020692 0,021 0,021324 0,021665 0,022022
Di - ψ1 0,137469 0,137796 0,137999 0,138078 0,138031 0,13786 0,137565 0,137144
ja i , м/с2 1,260778 1,263783 1,265645 1,266363 1,265939 1,26437 1,261659 1,257804
IV Vа , км/ч 64,65149 68,96159 73,27169 77,58179 81,89189 86,20199 90,51209 94,82218
Di 0,093155 0,092817 0,092366 0,091802 0,091126 0,090337 0,089434 0,088419
ψ1 0,021762 0,02228 0,022832 0,023417 0,024036 0,024688 0,025373 0,026092
Di - ψ1 0,071393 0,070537 0,069534 0,068385 0,06709 0,065649 0,064061 0,062327
ja i , м/с2 0,671593 0,663538 0,654107 0,6433 0,631116 0,617556 0,602621 0,586309
Передачи Параметры Частота вращения коленчатого вала, об/мин
2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000
I Vа , км/ч 24,92449 26,00816 27,09183 28,17551 29,25918 30,34285 31,42653 32,5102
Di 0,415319 0,416438 0,417365 0,418101 0,418645 0,418999 0,419161 0,419132
ψ1 0,018559 0,018609 0,018661 0,018714 0,01877 0,018829 0,018889 0,018951
Di - ψ1 0,39676 0,397829 0,398704 0,399386 0,399875 0,40017 0,400272 0,40018
ja i , м/с2 2,872278 2,880015 2,886352 2,89129 2,894827 2,896964 2,897702 2,897039
II Vа , км/ч 45,64877 47,63349 49,61822 51,60295 53,58768 55,57241 57,55714 59,54187
Di 0,223676 0,224012 0,224232 0,224336 0,224324 0,224196 0,223951 0,223591
ψ1 0,019875 0,020042 0,020216 0,020397 0,020584 0,020779 0,020982 0,021191
Di - ψ1 0,203801 0,20397 0,204017 0,20394 0,20374 0,203416 0,20297 0,2024
ja i , м/с2 1,783255 1,784738 1,785143 1,78447 1,782719 1,77989 1,775982 1,770997
III Vа , км/ч 69,88826 72,92688 75,9655 79,00412 82,04274 85,08136 88,11998 91,1586
Di 0,158995 0,158716 0,158329 0,157834 0,157231 0,15652 0,1557 0,154773
ψ1 0,022396 0,022786 0,023194 0,023617 0,024058 0,024515 0,024989 0,025479
Di - ψ1 0,136599 0,13593 0,135135 0,134216 0,133173 0,132005 0,130712 0,129294
ja i , м/с2 1,252806 1,246665 1,23938 1,230952 1,22138 1,210666 1,198808 1,185806
IV Vа , км/ч 99,13228 103,4424 107,7525 112,0626 116,3727 120,6828 124,9929 129,303
Di 0,087291 0,08605 0,084697 0,08323 0,081651 0,079958 0,078153 0,076235
ψ1 0,026844 0,02763 0,02845 0,029302 0,030188 0,031108 0,032061 0,033047
Di - ψ1 0,060447 0,05842 0,056247 0,053928 0,051462 0,048851 0,046092 0,043188
ja i , м/с2 0,56862 0,549556 0,529115 0,507298 0,484105 0,459535 0,43359 0,406268

Продолжение таблицы 6

Передачи Параметры Частота вращения коленчатого вала, об/мин
3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800
I Vа , км/ч 33,59387 34,67755 35,76122 36,84489 37,92857 39,01224 40,09591 41,17959
Di 0,418911 0,4185 0,417897 0,417102 0,416117 0,41494 0,413572 0,412012
ψ1 0,019016 0,019082 0,019151 0,019222 0,019295 0,01937 0,019447 0,019526
Di - ψ1 0,399896 0,399417 0,398746 0,39788 0,396822 0,39557 0,394125 0,392486
ja i , м/с2 2,894976 2,891514 2,886651 2,880388 2,872726 2,863663 2,853201 2,841338
II Vа , км/ч 61,5266 63,51133 65,49605 67,48078 69,46551 71,45024 73,43497 75,4197
Di 0,223114 0,222521 0,221812 0,220987 0,220046 0,218988 0,217815 0,216525
ψ1 0,021407 0,02163 0,021861 0,022098 0,022343 0,022595 0,022853 0,023119
Di - ψ1 0,201707 0,200891 0,199951 0,198889 0,197703 0,196394 0,194962 0,193406
ja i , м/с2 1,764933 1,757791 1,749572 1,740274 1,729898 1,718444 1,705912 1,692301
III Vа , км/ч 94,19722 97,23584 100,2745 103,3131 106,3517 109,3903 112,4289 115,4676
Di 0,153738 0,152594 0,151343 0,149983 0,148516 0,14694 0,145257 0,143465
ψ1 0,025986 0,026509 0,027049 0,027606 0,02818 0,02877 0,029376 0,029999
Di - ψ1 0,127752 0,126085 0,124293 0,122377 0,120336 0,118171 0,11588 0,113465
ja i , м/с2 1,171662 1,156374 1,139942 1,122368 1,10365 1,083789 1,062784 1,040636
IV Vа , км/ч 133,6131 137,9232 142,2333 146,5434 150,8535 155,1636 159,4737 163,7838
Di 0,074204 0,072061 0,069804 0,067435 0,064952 0,062357 0,059649 0,056828
ψ1 0,034067 0,035121 0,036207 0,037327 0,038481 0,039668 0,040889 0,042143
Di - ψ1 0,040137 0,03694 0,033597 0,030107 0,026471 0,022689 0,018761 0,014686
ja i , м/с2 0,37757 0,347496 0,316045 0,283219 0,249016 0,213436 0,176481 0,13815

4.5 Характеристика времени разгона автомобиля

Характеристика разгона представляет собой зависимость времени t = f(Va ), [c] разгона полностью загруженного автомобиля, на отрезке ровного горизонтального шоссе с асфальтобетонным покрытием. При определении времени разгона воспользуемся графиком зависимости ja i = f(Va ).

Время движения автомобиля, при котором его скорость возрастает на величину DVi , определяется по закону равноускоренного движения:

, [c] (19)

Величину интервала скоростей DVi выбираем равной 5 км/час. При этом ускорение движения автомобиля на интервале скоростей интегрирования равно полусумме ускорений в начале и конце интервала.

Суммарное время разгона автомобиля на заданной передаче от минимальной скорости Va min до максимальной скорости Va max находим суммированием времени разгона на интервалах:

, [c] (20)

q – общее число интервалов.

Время переключения передач принимаем 1 сек., а скорость движения автомобиля – постоянной.

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 8.

Таблица 8 – Значения времени разгона автомобиля

Параметры Значения
V, [км/ч] 0 5 10 15 20 25 30 35 40
∆Vi, [км/ч] 5 5 5 5 5 5 5 5 5
ji-1 , [м/с2 ] 0 2,49 2,62 2,73 2,82 2,87 2,9 2,89 2,85
ji, [м/с2 ] 2,49 2,62 2,73 2,82 2,87 2,9 2,89 2,85 2,78
∆t, [с] 1,115573405 0,5435964 0,519211 0,500500501 0,488186 0,481417 0,479754 0,483933 0,493389
t, [с] 0 1,6591698 2,178381 2,678881139 3,167067 3,648484 4,128239 4,612172 5,105561

Продолжение таблицы 8

Параметры Значения
V, [км/ч] 45 50 55 60 65 70 75 80 85
∆Vi, [км/ч] 5 5 5 5 5 5 5 5 5
ji-1 , [м/с2 ] 2,78 2,69 2,57 2,42 2,22 1,72 1,69 1,66 1,61
ji, [м/с2 ] 2,69 2,57 2,42 2,22 1,72 1,69 1,66 1,61 1,56
∆t, [с] 0,50782 0,528095 0,556669 0,598659 0,70502 0,814598 0,829187 0,849473 0,876271
t, [с] 5,613381 6,141476 6,698145 7,296804 8,001823 8,816421 9,645608 10,49508 11,37135
V, [км/ч] 90 95 100 105 110 115 120 125 130
∆Vi, [км/ч] 5 5 5 5 5 5 5 5 5
ji-1 , [м/с2 ] 1,56 1,5 1,42 1,36 1,28 1,19 1,1 0,96 0,92
ji, [м/с2 ] 1,5 1,42 1,36 1,28 1,19 1,1 0,96 0,92 0,87
∆t, [с] 0,907771 0,951294 0,999201 1,052189 1,124606 1,213003 1,348436 1,477541 1,551831
t, [с] 12,27912 13,23042 14,22962 15,28181 16,40641 17,61942 18,96785 20,44539 21,99722
V, [км/ч] 135 140 145 150 155 160 165 170 175
∆Vi, [км/ч] 5 5 5 5 5 5 5 5 5
ji-1 , [м/с2 ] 0,87 0,82 0,77 0,71 0,22 0,17 0,12 0,08 0,02
ji, [м/с2 ] 0,82 0,77 0,71 0,22 0,17 0,12 0,08 0,02 0
∆t, [с] 1,643655 1,74703 1,876877 2,986858 7,122507 9,578544 13,88889 27,77778 138,8889
t, [с] 23,64088 25,38791 27,26479 30,25164 37,37415 46,9527 60,84158 88,61936 227,5083

Характеристика разгона автомобиля по времени показана на рисунке 7.


Рис. 7 Характеристика времени разгона


5. Конструкторская часть

При диагностировании АТС на тяговом стенде существует проблема неверного определения тяговых качеств из-за наступления момента проскальзывания ведущих колес по поверхности ролика, в момент, когда сила тяги на колесе превосходит силу сцепления шин с поверхностью нагружающего ролика. Не смотря на то, что проскальзывание при проведении испытаний фиксируется оценить реальные тяговые качества автомобиля практически невозможно. На исход испытания также влияет очень большое количество факторов, таких как температурный режим покрышек автомобиля, давление воздуха в шинах и т.д.

В современных стендах определение тяговых качеств осуществляется не с поверхности колеса, а непосредственно с осей колес.

Примером является стенд Dynapack 4022 4WD. Отбор мощности на этом роторном стенде производится непосредственно с осей колес. Отсутствие проскальзываний дает наиболее стабильные результаты замеров, возможность отловить самые тонкие нюансы вплоть до влияния на мощность вязкости моторного масла, что вкупе с наличием дополнительных датчиков – давления/разрежения на впуске, газоанализатора делает этот стенд наилучшим для тонких настроек. Недостаток – то, что снятие колес и установка автомобиля на стенд занимают больше времени — около 1,5 часа.

Чтобы избавится от проблемы проскальзывания колес автомобиля на роликах стенда, нужно обеспечить жесткую связь оси колеса с роликами стенда. Это возможно осуществить с помощью дополнительных опор, на которых будут закреплены валы, соединяющиеся с ведущей осью автомобиля, и цепной передачей с роликами стенда. Валы дополнительных опор должны соединяться с осью колеса через телескопическую муфту для испытания автомобилей с разной колеей ведущих колес. Для подъема и удержания автомобиля в момент испытания в конструкции стенда должно быть предусмотрено подъемное устройство.

Модернизированная схема стенда с отбором мощности непосредственно с осей ведущих колес представлена на рисунке 8.


Рис. 8. Схема модернизированного стенда


Список использованных источников

1. Автоматические коробки передач. - Харитонов С.А.

2. Автоматические коробки передач автомобилей TOYOTA. Том 2. – М.: Автодата – Легион, 2006. – 250с.

3. Автомобильные датчики, реле и переключатели. Литвиненко В.В. Майструк А.П.

4. Быков А.В., Алексеев В.М. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Теория эксплуатационных свойств автомобиля» – Улан-Удэ: ВСГТУ, 2005. – 36.

5. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. Пер. с фр./ П. Гель. – М.: «ДМК», 1999. – 144с.

6. Техническое описание и инструкция по эксплуатации тягового стенда К467М.

7. Ресурсы Интернет: www.drom.ru.