Calculul Si Constructia Automobilelor

Calculul i Construcia Automobilelor 1

Calculul i construcia autovehiculelor 1Bibliografie:1. Rus Ioan, Autovehicule rutiere, Sincron, Cluj-Napoca, 2002. 2. andor Ladislau, ... 3. Macarie Ioan, ... 4. Untaru, ... 5. Fril, ... 6. Tecuan, ... Reviste: a. Lingineur de lautomobile b. ATZ

Noiuni generale privind vehiculele rutiere. Tipuri i terminologieVehiculul este un sistem mecanic care se deplaseaz prin rulare cu ajutorul roilor sau prin alunecare, tip sanie, pe o cale rutier, servind ca mijloc de transport de bunuri sau persoane, ori pentru efectuarea de servicii. Autovehiculul este vehiculul care se deplaseaz prin autopropulsare fiind suspendat elastic pe roi sau pe enile, cu excepia mopedelor i a vehiculelor care circul pe ine, circulnd n mod obinuit pe drumurile publice i servind la transportul de bunuri sau persoane sau la efectuarea de lucrri (tramvaiul i troleibuzul sunt considerate autovehicule). Autovehiculul care s-a defectat pe parcurs i care este transportat prin tractare pn la o unitate service este considerat temporar vehicul. Primul vehicul modern a fost construit de Leonardo da Vinci. Automobilul este vehiculul cu motor de propulsie care circul pe o cale rutier prin mijloace proprii avnd cel puin patru roi, care nu circul pe ine i care servete pentru transportul persoanelor i/sau al bunurilor, pentru tractarea vehiculelor destinate transportului de persoane i/sau bunuri, i pentru transporturi speciale. Termenul de automobil include i vehiculele alimentate de la o linie electric: troleibuzul, precum i vehiculele cu trei roi a cror mas depete 400 kg. Vehiculele cu tri roi simetrice fa de planul median la care masa vehiculului carosat este egal sau mai mic cu 400 kg sunt considerate motociclete respectiv motorete. Troleibuzul este considerat automobil, n schimb tractoarele i mainile agricole autopropulsate nu intr n aceast categorie. Mopedul este un vehicul cu dou roi dotat cu motor avnd capacitatea cilindric de cel mult 50 cmc i viteza maxim prin construcie mai mic de 25 km/h fiind asimilat bicicletei. Motocicleta este autovehiculul cu dou roi cu sau fr ata. Motoreta este motocicleta care are capacitatea cilindric de cel mult 50 cmc i care prin construcie nu poate depi o vitez de 50 km/h. Autoturismul este un automobil avnd cel mult nou locuri pe scaune, inclusiv cel al conductorului i care prin construcie i utilizare este destinat transportului rapid de persoane i a bagajelor acestora i/sau transportului de bunuri, putnd tracta i o remorc. Dup forma caroseriei autoturismele pot fi: 1. cu caroserie nchis: a. berlin; b. coach; c. limuzin; d. cupeu; e. break; 2. cu caroserie deschis: a. roadster;


2

b. spider; 3. cu caroserie special: Autoturismul berlin se caracterizeaz prin caroserie nchis cu sau fr montant central (stlp) ntre ferestrele laterale, acoperi fix, rigid, ce poate fi prevzut cu o trap pentru aerisire. Numrul de locuri este de trei sau mai multe, dispuse pe cel puin dou rnduri. Numrul de ui laterale: dou sau patru, putnd avea i o deschidere n spate pentru acces n habitaclu sau n portbagaj. Numrul de ferestre: 4 laterale. Cnd ferestrele nu sunt separate printr-un montant central avem COACH. Berlina decapotabil (are caroserie decapotabil) se caracterizeaz printr-un cadru fix i acoperi escamotabil. Numrul de locuri: patru sau mai multe. Numrul de ui: dou sau mai multe ui laterale. Ferestre laterale: 4 sau mai multe. Limuzina este berlina de mare capacitate, caracterizat prin caroserie nchis, putnd fi prevzut cu geam care s separe locurile din spate de cele din fa, acoperi fix, care n unele situaii se poate deschide pe o anumit poriune. Numrul de locuri: 4 sau mai multe pe cel puin dou rnduri, astfel nct n faa locurilor din spate s poat fi dispuse i strapontinele. Nr de ui laterale: 4, 6 sau mai multe. Nr de ferestre laterale: 6 sau mai multe. p v i n Pe = e s ; 30000 Autoturismul break se caracterizeaz prin caroserie nchis, partea din spate fiind astfel dispus nct s ofere un volum interior mare, astfel nct acoperiul s fie prevzut cu trap de aerisire n unele cazuri. Nr de locuri: 4 sau mai multe, dispuse pe cel puin dou rnduri astfel nct scaunele din spate pot avea sptarul rabatabil spre nainte sau demontabil pentru a asigura o capacitate de ncrcare ct mai mare. Nr de ui: dou sau mai multe n lateral, i una n spate pentru acces n habitaclu. Nr de ferestre: patru sau mai multe. Cupeul se caracterizeaz prin caroserie nchis, n general cu volum limitat n partea din spate avnd acoperi rigid ce poate fi prevzut cu trap pentru aerisire. Nr de locuri: dou sau mai multe dispuse pe cel puin un rnd. Nr de ui: dou laterale, i o deschidere n spate. Nr de geamuri: dou sau mai multe laterale. Cabrioletul se caracterizeaz prin caroserie decapotabil, acoperi rigid sau nerigid, avnd cel puin dou poziii (escamotat sau neescamotat), dou sau mai multe locuri dispuse pe cel puin un rnd, dou sau patru ui laterale, dou sau mai multe ferestre. Roadsterul este un autoturism destinat folosirii personale i la unele tipuri de curse automobilistice, fiind caracterizat prin caroserie sport deschis, neexistnd un acoperi. Pentru protecie contra intemperiilor autoturismul este prevzut cu un acoperi uor pliabil. Nr de locuri: dou. Nr de ui laterale: dou. Nr de ferestre: dou sau mai multe. Autoturismul cu folosire multipl este conceput pentru a facilita transportul ocazional de bunuri i se caracterizeaz prin caroserie nchis, deschis sau decapotabil cu unul sau mai multe locuri, dou ui laterale, i una n spate de acces n habitaclu, i dou sau mai multe ferestre laterale. Autoturismul cu post de conducere avansat. Postul de conducere se afl n primul sfert al lungimii totale a automobilului. Autoturism special este cel ale cror caracteristici nu se ncadreaz n nici o categorie dintre cele prezentate anterior. Autorulota este un autoturism ale crui caracteristici l recomand ca fiind destinat transportului de persoane, cu cel mult nou locuri pe scaune cu cel al conductorului, sau locuri pe banchete care ndeplinesc condiiile prevzute pentru transportul de persoane. Autoturismul de teren este un autoturism special cu caroserie nchis sau deschis, care se poate deplasa pe o cale de comunicaie terestr sau pe terenuri, avnd cel puin dou puni motoare, diferenial blocabil sau autoblocabil care i confer capacitate mare de trecere.


3

Autobuzul este un automobil prevzut cu mai mult de nou locuri pe scaune i care prin construcie i amenajarea sa este destinat transortului de persoane i bagajului acestora, putnd avea unul sau mai multe nivele i putnd tracta o remorc. Microbusul sau minibusul care este un autobuz cu un nivel, avnd cel mult 17 locuri pe scaune, inclusiv cel al conductorului i care poate transporta cel mult 22 de persoane sau aezate pe scaune. Autobuzul urban este un autobuz conceput i echipat astfel nct s poat asigura transportul de persoane n localiti i n imediata apropiere a acestora, n transportul urban i cel suburban. Acest autobuz are prevzute scaune i locuri destinate transportului n picioare, fiind organizat pentru deplasarea n interior a pasagerilor corespunztor unor opriri frecvente n staii. (caracteristica principal a acestuia este traficul sau circulaia n interior a persoanelor) Autobuzul interurban este un autobuz conceput i echipat pentru transportul ntre localiti ne mai avnd prevzut un spaiu special pentru cltorii n picioare, dar care poate transporta pe distane scurte un anumit numr de cltori n picioare pe intervalul dintre scaune. Autobuzul de curs lung (sau autocarul) este un autobuz conceput i echipat pentru transportul de persoane, aezate pe scaune la distane mari n scopuri turistice n condiii de confort, prevzut din construcie cu spaii special amenajate n afara salonului pentru depozitarea bagajelor. Autobuzul articulat este un autobuz conceput din dou sau mai multe tronsoane de caroserie rigide care se articuleaz ntre ele astfel nct compartimentele de pasageri sunt legate ntre ele n mod permanent i nu pot fi detaate dect prin operaii speciale ce includ mijloace tehnice care nu se gsesc n mod normal dect n ateliere specializate. Troleibuzul este un autobuz articulat sau nearticulat cu propulsie electric alimentat prin captator de la o reea aerian pe curent, fiind destinat pentru transportul de persoane sau pentru servicii speciale. Autobuzul special este un autobuz articulat care nu se ncadreaz n nici una din categoriile de mai sus fiind destinat prin construcie diferitelor utilizri speciale: transport copii; transportul persoanelor handicapate; transportul deinuilor. Vehiculul utilitar este un automobil care prin construcie i amenajare este destinat n principal pentru transportul de bunuri ntr-o structur nchis sau deschis, putnd tracta i remorci. Vehiculul utilitar special este un vehicul a crui caracteristic nu se ncadreaz n nici una din categoriile urmtoare. Autocamionul este un vehicul utilitar care pentru transportul de bunuri este prevzut n spatele cabinei cu o platform cu sau fr obloane. Vehiculul special este un automobil care prin construcia i amenajarea sa este destinat numai: transportului de persoane i sau bunuri, pentru care sunt necesare amenajri speciale (autospecializate); pentru un serviciu special (autospeciale): vehicule pentru transportul de: autoturisme, animale. Autocisterne; Pompieri; Autoateliere; Ambulane; Salubritate; Autobetoniere; Vehicule cu folosire multipl. Autobasculanta este un vehicul special care pentru transportul de bunuri n vrac este prevzut n spatele cabinei cu o ben sau cuv, care poate fi basculat n jurul unei axe fixe de pe asiul automobilului.


4

Autofurgonul este un vehicul special care pentru transportul de bunuri este prevzut n spatele cabinei cu o caroserie nchis. Autotractorul este un autovehicul de traciune destinat exclusiv sau n special tractrii de remorci. Autoremorcherul este o subcategorie a autotractorului, fiind un autovehicul destinat tractrii remorcilor grele cu proap articulat sau autovehiculelor grele, putnd fi prevzut cu platform pentru lestare (pe care se ncarc greuti n scopul mririi aderenei la sol). Autotractorul cu a (vehicul tractor de semiremorc) este un autotractor destinat numai tractrii semiremorcilor, fiind prevzut cu un dispozitiv de cuplare tip a care preia o parte important din greutatea semiremorcilor precum i forele de tractare. Vehiculul tractat se definete ca fiind un vehicul rutier care n-are motor de propulsie, iar prin construcia i amenajarea sa este destinat s fie tractat de ctre un automobil, fiind folosit la transportul de persoane, bunuri sau pt. servicii speciale. Remorca este un vehicul tractat care prin construcia sa nu ncarc vehiculul tractor dect cu o foarte mic parte din greutatea sa. Semiremorca ncarc autotractorul cu o parte considerabil din greutatea sa. Semiremorca echipat cu un avantren la a este considerat remorc. Remorca de uz general este remorca care prin construcia i amenajarea sa este destinat transportului de bunuri. Remorca autobuz este o remorc care prin construcia sa este destinat transportului de persoane i bunuri (bagajele acestora). Rulota este o remorc destinat prin construcie i amenajri specifice a fi folosit pe drumuri, constituind o locuin mobil. Remorca special este o remorc de construcie special care prin construcie i amenajare este destinat numai: transportului de persoane i/sau obiecte pentru care se fac amenajri speciale; efecturii unui serviciu specializat: semiremorca cistern (fluide); semiremorca furgon (bunuri); semiremorca pentru transportul materialelor n vrac (vrsate); semiremorca pentru transportul autoturismelor; semiremorca pentru transportul animalelor. Ansamblul de vehicule se refer la formaia alctuit din unul sau mai multe vehicule tractate cuplate la un automobil: Trenul rutier este un ansamblu format dintr-un automobil la care se cupleaz una sau mai multe remorci independente cuplate prin proap. Remorcile pot fi de tip special sau de uz general. Trenul rutier de persoane este un ansamblu format dintr-un autobuz i una sau mai multe remorci autobuz legate prin proap. Suprafaa util pentru pasageri nu este continu pentru vehicule. OBS.: Autobuzul articulat este considerat cu semiremorc. Trenul rutier articulat este un ansamblu format dintr-un vehicul tractor cu a i o semiremorc. Semiremorca poate fi special sau de uz general. Trenul rutier dublu este un ansamblu format dintr-un vehicul tractor cu a, o semiremorc i o remorc. Semiremorca, respectiv remorca pot fi sau nu speciale. Trenul rutier mixt este un ansamblu format dintr-un automobil de transport persoane i o remorc pentru transportul mrfurilor (bagaje etc.). Trenul rutier special este un tren rutier la care ncrctura nsi face legtura ntre vehiculul tractor i remorc.


5

Condiiile de funcionare i stabilirea regimurilor de calcul pentru piesele i mecanismele autovehiculelorCalitile autovehiculelor nu se pot aprecia corect dect n condiiile n care se iau n considerare i influenele reciproce cu factorii exteriori fiindc acetia sunt cei care duc la schimbarea durabilitii i fiabilitii n procesul de exploatare a autovehiculului. Factorii care influeneaz durabilitatea sunt condiiile de exploatare, i calitatea reparaiilor. 1. Condiiile de exploatare se refer la calitatea drumurilor, condiiile climaterice, regimurile de deplasare, regimul de ncrcare i conductorul auto. 2. ntreinerea tehnic are drept scop meninerea durabilitii autovehiculelor prin prevenirea defeciunilor sau reducerea intensitii lor. 3. Reparaiile de a cror calitate depinde durabilitatea autovehiculului au drept scop nlturarea defeciunilor. Cei trei factori se influeneaz reciproc aflndu-se ntr-o strns corelaie. Stabilitatea proceselor de funcionare care au loc n sistemele autovehiculelor, rezistena construciei la distrugeri provocate de oboseal sau coroziune, stabilitatea calitilor fizico-chimice ale materialelor utilizate, precum i performanele tehnice ale construciei reflect potenialul autovehiculului proiectat cu att mai mult cu ct aceti parametrii intervin att n faza de proiectare ct i n cea de utilizare, i constituie cauzele interne care influeneaz durabilitatea i fiabilitatea (calitatea materialelor utilizate). nc din faza de proiectare este necesar s se acorde o atenie deosebit calculelor de rezisten. Orice calcul de rezisten trebuie s in seama de cauzele care pot duce la distrugerea pieselor: uzura intens, ruperea prin depirea limitelor de rezisten, creteri ale temperaturii. Stabilirea solicitrilor i regimurilor de calcul pentru autovehicul este foarte dificil ntruct n exploatare se schimb condiiile legate de drum, viteza, intensitatea frnrii etc. De aceea se apreciaz c rezistena autovehiculului este caracterizat de capacitatea de funcionare fr defeciuni a pieselor i mecanismelor acestuia. Durabilitatea este considerat ca fiind caracteristica de funcionare ndelungat pn la atingerea unor valori maxime admise ale uzurilor i pn la apariia oboselii materialelor unor piese sau a solicitrii aleatoare. Pentru proiectarea pieselor pentru autovehicule este necesar parcurgerea urmtoarelor etape: determinarea forelor care acioneaz asupra pieselor (mrime, sens, nr de cicluri etc.); stabilirea formei i dimensiunii piesei, care s asigure o durat de funcionare corespunztoare, greutate, gabarit i pre de cost ct mai redus.

Caracterul solicitrilor la care sunt supuse piesele autovehiculelorDeterminarea solicitrilor reale la care sunt supuse piesele autovehiculelor este foarte dificil ntruct regimurile de funcionare ale autovehiculului se schimb n permanen i n mod aleator. Regimurile de funcionare pot fi dup cum urmeaz: 1. dinamice-tranzitorii, caracterizate fiind de variaii cu vitez mare n timp i n limite largi, att pentru fore ct i pentru momente. Aceste regimuri apar la pornirea de pe loc, la demaraj, sau la frnri brute fr acionarea ambreiajului. 2. dinamice-stabilizate, caracterizate de variaii n domenii nguste, n jurul valorilor medii ale forelor i momentelor, aceste solicitri aprnd la deplasri pe drumuri bune n condiii de exploatare corect. Succesiunea acestor regimuri de exploatare este ntmpltoare i ca atare modelarea i simularea lor se poate realiza doar cu ajutorul tehnicii de calcul. Solicitrile la care sunt supuse piesele pot fi:

Calculul i Construcia Automobilelor 1 a)

6

solicitri statice (constante) caracterizate de faptul c, cresc lent de la valoarea zero la valoarea nominal, mrimea lor rmnnd constant, b) solicitri dinamice, cu variaie brusc i n limite largi fiind caracteristice regimurilor dinamice tranzitorii, c) solicitri variabile periodice, caracteristice regimurilor dinamice stabilizate, d) solicitri aleatoare, caracterizate de faptul c pot lua orice valori n timp. n cazul solicitrilor variabile forele, momentele i tensiunile variaz n mod continuu i periodic. Ciclul de solicitare variabil se definete prin urmtoarele mrimi: max, min, med (tensiunea maxim, minim, medie). min a = max - amplitudinea efortului unitar. 2 Coeficientul de asimetrie a ciclului se determin cu relaia: R = min . max n situaia n care pe toat durata de aplicare a solicitrii variabile efortul unitar variaz ntre aceleai valori (max i min) se spune c ciclurile sunt staionare. Dup valorile i semnele algebrice pe care le au eforturile unitare i coeficientul de asimetrie se pot defini trei tipuri de cicluri: 1) ciclul oscilant asimetric, caracterizat de ( max > 0 , min > 0 , R=01), fiind specific eforturilor unitare din arcurile suspensiei, pivoi sau grinzile punilor fa i spate.

T

a

max

m

0

min

t

2)

Ciclul pulsant, caracterizat de ( max > 0 , min = 0 ,R=0); a = m = max 2

T

ammax0

min=0

t

3)

Ciclul alternant simetric n care ( max = min , m = 0 , a = max ,R=-1)


7

T

max

a0

m= 0

t

minPentru piesele supuse la solicitri variabile, care se desfoar dup un ciclu cu R=oarecare, rezistena la oboseal se exprim prin (R, R), iar n cazul ciclului alternant simetric sunt (-1, -1). Aceste eforturi (-1, -1) se calculeaz n funcie de rezistena la rupere sau limita de curgere pe baza unor relaii empirice.

Calculul de rezisten la solicitri statice i la solicitri dinamice tranzitoriiCalculul de rezisten al pieselor autovehiculelor rutiere cuprinde: a) calculul de dimensionare, b) calculul de verificare. n cadrul calculului de dimensionare, pornind de la forele i momentele cunoscute ce acioneaz asupra pieselor, se alege sau se determin rezistena admisibil dup care se calculeaz dimensiunile piesei. n cadrul calculului de verificare, pornind de la forele i momentele date, cunoscnd dimensiunile pieselor se determin efortul unitar real i se compar cu cel admisibil. n funcie de caracterul solicitrilor la care sunt supuse piesele autovehiculului pot fi calculate i verificate prin mai multe metode. ntre acestea metoda de calcul la solicitri statice i dinamice tranzitorii asigur o predimensionare uoar i o verificare rapid avnd ns dezavantajul c nu permite obinerea de informaii referitoare la durata de via a pieselor. Cu toate acestea, aceast metod poate fi utilizat la orice pies. Spre exemplu n cazul transmisiei autovehiculului calculul pieselor prin aceast metod se poate realiza pe dou ci: 1. n funcie de momentul motor maxim, fr s se ia n considerare sarcinile dinamice din timpul funcionrii, eforturile unitare obinute prin calcul se compar cu cele admise: M M ef (ef ) < ad (ad ) , n care: MM este momentul maxim. n aceast situaie influena condiiilor de exploatare, sarcinile dinamice tranzitorii se iau n considerare prin stabilirea unor valori mai mici ale eforturilor unitare admise, stabilindu-se coeficientul de siguran: ( ) ad (ad ) = r r , C C=2...3. 2. n funcie de valoarea maxim a momentului de torsiune din transmisie, momentul maxim care ia n considerare i solicitrile dinamice tranzitorii se determin cu relaia: M max = k d M M , n care: kd este coeficientul de ncrcare dinamic, care depinde de tipul autovehiculului, de modul de exploatare, de condiiile de exploatare: kd = 1,52, pentru autoturisme,

Calculul i Construcia Automobilelor 1 kd = 2,53, pentru autobuze i camioane, kd = 1, pentru ambreiaj hidrodinamic.

8

Calculul de rezisten la solicitri variabile periodiceAceast metod permite luarea n considerare a mai multor factori de exploatare, ea constnd n: a) predimensionarea pieselor, realizat prin calculul aproximativ sau n comparaie cu piese similare, b) stabilirea coeficientului de siguran admis ca limit n funcie de rolul piesei respective n componena autovehiculului: Cad = rupere , real stabilirea coeficientului de siguran real pentru piesa respectiv i compararea lui c) cu cel admis. Pentru aceasta calculul coeficientului de siguran real se realizeaz cu o metod din rezistena materialelor. Astfel, rezistena la solicitrile variabile ale pieselor de autovehicul este determinat de materialul utilizat, de tehnologia de obinere a semifabricatului, de dimensiunile piesei, de calitatea suprafeei, de tratamentul termic aplicat, de agenii corozivi i de eventualele solicitri termice. Obs. Vorbind de tehnologia de obinere a semifabricatului, se poate face observaia pertinent c ntotdeauna un piston obinut prin matriare rezist mult mai mult dect unul turnat. Ambele procedee sunt tehnici de obinere a semifabricatului. Calculul de rezisten la solicitri variabile este necesar pentru transmisie, arcuri, arbori planetari, pivoi, etc.

Calculul de rezisten la solicitri variabile aleatoareMetodele de calcul de rezisten exemplificate anterior nu permit stabilirea corect a duratei de funcionare a pieselor n cazul n care solicitrile se situeaz n apropierea limitei de rezisten la oboseal (puin mai sus sau mai jos). Din aceast cauz apare posibilitatea supradimensionrii pieselor, ceea ce duce la o risip de material, sau posibilitatea subdimensionri, ceea ce nseamn o rezisten mecanic insuficient. Pentru evitarea unei astfel de situaii se pot stabili regimuri de calcul a pieselor de autovehicul, regimuri bazate pe rezistena n exploatare. Definirea rezistenei n exploatare i a duratei de via se poate realiza pe baza curbei lui WHLER.

max

A L1 M L2 B LF F C

L

N-1

0

FN N L No

NF

N

L1 rezistena de durat, L2 rezistena de via.


9

Curba ABC, n coordonate semilogaritmice se numete curba lui WHLER. n situaia n care ntr-o pies are loc o solicitare variabil cu efortul unitar F, care se produce dup un numr foarte mare de cicluri (NF >>No, No=106107 cicluri de solicitare n cazul oelului). Starea limit se obine ridicnd o vertical din punctul F. Indiferent unde este situat punctul LF pe dreapta BC mrimea care determin starea limit este totdeauna -1 (rezistena la oboseal). Dac solicitarea se aplic corespunztor punctului M pentru o durat NaL, nseamn c piesa ar trebui s se rup. Acest lucru ns nu se ntmpl. Rezistena n exploatare a piesei depinde de aspectul funciei (t). Astfel, cu ct valorile tensiunii care depesc aL sunt mai multe apare pericolul ca piesa s se deterioreze. Pentru a putea stabili caracterul solicitrii aleatoare acestea se claseaz prin mai multe metode. Una dintre aceste metode este metoda numrrii interseciilor. Const n mprirea domeniului de variaie a solicitrii aleatoare () ntr-o serie de nivele, notate cu (-2, 1, 0, 1, 2, 3), i numrarea trecerilor ramurii cresctoare peste nivelele corespunztoare diferitelor clase.


10

3 2 1 0 -1 -2 -3

3 2 1 0 -1 -2 -3

t

t

a) b) Solicitare aleatoare solicitare sinusoidal Se consider o solicitare aleatoare, cu eforturi maxime variabile ca i mrime (fig. a) i o solicitare sinusoidal de amplitudine max=cst. (fig. a). Celor dou solicitri li se aplic metoda numrrii interseciilor. Notnd cu i clasa corespunztoare amplitudinilor i, se constat c la solicitarea sinusoidal trecerea prin nivelul i are loc la fiecare ciclu, obinndu-se un numr de treceri de Ni. n schimb, la solicitarea aleatoare se obine un numr de treceri hi (hi n T UP > UT P P > T

P T = 1 T = 1 i , P P n care: i este raportul de transmitere al unui ambreiaj hidrodinamic, i= T . P Din punct de vedere cinematic un ambreiaj hidrodinamic este caracterizat de slip (s) i de raportul de transmitere (i), iar din punc de vedere energetic de randament. Momentul cantitii de micare n interiorul torului este dat de relaia: M = mvr , (1) s=


33

n care: m este masa lichidului, v viteza de circulaie a lichidului, r raza medie a torului. Momentul necesar antrenrii rotorului pompei este diferena ntre momentul la intrarea n pomp i momentul la ieirea din pomp. M P = M iP M eP = m v1 r1 m v 4 r4 = m(v1 r1 v 4 r4 ) M T = M iT M eT = m v 2 r2 m v 3 r3 = m(v 2 r2 v 3 r3 ) r1 = r3 M P = M T r2 = r4 v 2 = v 4 Datorit continuitatii curgerii v 3 = v1 Minus (-) apare pentru c e un moment rezistent. Momentul transmis de pomp este egal cu momentul rezistent al turbinei. Calculul analitic al momentului transmis de un ambreiaj hidrodinamic ine cont de dimensiunile geometrice ale pompei, de coeficientul de pierderi, de slip, de greutatea specific a lichidului i de turaia pompei. M = n 2 D5 , P P n care: este un coeficient adimensional, care ine seama de dimensiunile geometrice ale pompei, de raportul turaiilor i de slip, greutatea specific a lichidului, nP turaia pompei, exterior(burnete) al pompei. DP diametrul mediu(cos tea)

Puterea transmis de ambreiajul hidrodinamicn orice transmisie puterea este:P = M . n cazul ambreiajului hidrodinamic: M = n 2 D5 , p p2 p 2 p

(1) (2)

M = kM n D , (3) kM coeficient de moment care depinde de dimensiunile geometrice, de coeficientul de pierderi, de raportul de transmitere, de slip i de greutatea specific , (nglobeaz pe k i ); Puterea transmis de ambreiaj se determin cu relaia: M n kM Pp = P P = n 3 D5 , (4) P P 9549,3 9549,3 Puterea primit de turbin se determin cu relaia: M n kM PT = T T = n T n 2 D2 , (5) P P 9549,3 9549,3 n care: MT este momentul turbinei, nP turaia turbinei, MP = MT , n kM i = T = PT = i n 3 D5 , (6) P P nP 9549,3 (4) PP = k pp n 3 D5 , P P(7)


34 (8)

(6) PT = k PT n 3 D5 , P P n care: kPP este coeficientul de putere al pompei, care se determin cu relaia: kM k PP = ; 9549,3 kPT coeficientul de putere al turbinei, care se determin cu relaia: kM k PT = i , 9549,3 123k PP

i < 1 k PP > k PT = PP > PT Ppi = PP PT , (9) Puterea transmis de pomp este mai mare dect puterea primit de turbin. Pierderile de putere care apar, provenind din pierderi care apar datorit pierderilor interne din lichid, din pierderi datorate ciocnirilor, din pierderi datorate frecrilor n lagre. P M T T = T = , PP M P P T s= P = 1 i , P

Cuplarea ambreiajelor hidrodinamice cu motoare cu ardere internCaracteristicile de turaie ale motoarelor cu ardere intern (M=f(n)), sunt asemntoare ntre ele n special n zona de funcionare sub sarcin i prezint variaii relativ mici de moment pentru domenii largi de variaie a turaiei. Avem astfel dou grafice: 1 variaia momentului motorului cu ardere intern n funcie de turaie (fig. a); 2 caracteristica ambreiajului hidrodinamic (fig. b). Introducem noiunea de rigiditate, dat de relaia urmtoare: M = i n P =ct. Raportul dintre variaia momentului transmis i variaia raportului de transmitere la turaia ambreiajului hidrodinamic poart denumirea de rigiditate. Aceast rigiditate nu este aceiai pe ntreg domeniul de variaie fiind mai mare n zona slipurilor mici i mai mic n zona slipurilor mari. M o = i a i a > i b a < b . M = i b Pentru ambreiajele hidrodinamice aparinnd aceleiai famili (au aceiai form), dar de dimensiuni diferite, curba M=f(i), va avea aceiai alur. Trebuie inut cont ns de faptul c, coeficientul de moment (kM) este influenat de volumul de lichid recirculat i de modificarea dimensiunilor geometrice ale acestuia. n cazul n care un ambreiaj hidrodinamic cuplat cu un motor cu ardere intern are o rigiditate mare, variaiile de ncrcare cauzate de modificarea rezistenei la naintare vor fi transmise i motorului. Rezult deci c ambreiajul hidrodinamic care are o rigiditate mare permite o suprancrcare mare, dar nu protejeaz motorul, i face ca acesta s se opreasc pentru anumite turaii. n cazul n care ambreiajul hidrodinamic are o rigiditate mic motorul cu ardere intern este protejat de influena transmisiei ns nu se pot face suprancrcri mari pentru acesta. De aici rezult c n cazul n care ambreiajul hidrodinamic are rigiditate mare transmisia obinut va


35

fi rigid, iar n situaia n care rigiditatea ambreiajului hidrodinamic va fi mic transmisia va fi elastic. Stabilirea rigiditaii ambreiajului hidrodinamic trebuie astfel fcut nct s asigure funcionarea stabil a cuplului: m.a.i.-a.h. Funcionarea acestui sistem (mai-ah) este caracterizat de punctul sau de punctele de intersecie ale curbei ce reprezint momentul motor cu curba ce reprezint variaia momentului rezistent. Condiia de funcionare stabil pentru acest cuplu (mai-ah) este urmtoarea: M M hidrodinamic se modific devenind < dect momentul motor, ceea ce produce accelerarea sau decelerarea sistemului, cu tendina de a reveni la starea iniial, adic punctul A. Dac MAHD scade, crete turaia mai. Cnd MAHD crete, turaia mai scade. II Dac sistemul funcioneaz n punctul B, atunci la creterea turaiei mai, momentul motor devine mai mare dect cel rezistent i sistemul trece la funcionarea n punctul C. n cazul funcionrii n punctul C la scderea turaiei mai momentul devine mai mare dect cel rezistent i ca atare sistemul va trece la funcionarea n punctul B. Rezult deci c turaia mai influeneaz mrimea momentului transmis prin AHD avnd n vedere i relaia (3). MP = kP n2 , P( 3)

n care:

k P = k M D5 , P ntre turaia pompei i moment exist o dependen parabolic. MP = MT ,

M p = k MP n 2 , P2 M T = k MT n T ,

2 k MP n 2 = k MT n T , P

k MT = k MP i= nT nP

n2 P 2 nT k MP k MT = 2 . i


36

MT M MP

n Fig. . Dependena dintre turaie i moment.

ntotdeauna coeficientul de moment al turbinei este mai mare dect coeficientul de moment al pompei deoarece ntre pomp i turbin apare acea alunecare relativ numit slip.

Modificarea caracteristicii externe a ambreiajului hidrodinamicMotorul cu ardere intern i ambreiajul hidrodinamic trebuie s posede caracteristici externe, care s se potriveasc i s satisfac condiiile impuse de funcionare a autovehiculului: plecarea de pe loc s se fac lin, fr smucituri, puterea transmis de la motor la cutia de viteze s fie ct mai mare, decuplarea s fie complet (cnd e cazul). La mersul n gol al motorului, pentru ca momentul transmis s fie minim, este necesar un coeficient de moment minim, att pentru pomp ct i pentru turbin, iar la creterea turaiei este necesar creterea coeficientului de moment pentru a asigura creterea momentului motor transmis. Modificarea caracteristicii externe se poate realiza prin utilizarea unor elemente constructive specifice ambreiajelor hidrodinamice. Exist patru regimuri specifice de funcionare ale ambreiajului hidrodinamic: 1. regimul motor (activ), este regimul n care ambreiajul hidrodinamic transmite moment de la motorul cu ardere intern la maina de lucru (adic la transmisie). Acest regim este caracterizat de o patinare relativ ntre pomp i turbin, cu pierderi care se transform n cldur. nP = nT s=0 n nT s= P nT = 0 nP s =1 Ppi = PP PT = PP (1 s ) Q . regimul de frnare cu recuperare de energie. Acest regim apare n momentul n care se inverseaz rolurile celor dou rotoare (adic pompa devine turbin i invers). n practic acest regim se ntlnete la frnarea cu motorul pornit. n acest caz turaia este mai mare dect turaia pompei. nT > nP n nT s= P nP = 0 s = nP Ppi = PT s . 2. 3. regimul de frnare prin contracurent const n rotirea invers a rotoarelor pompei i turbinei. n acest caz att arborele turbinei ct i arborele pompei primesc energie care se transform n cldur. Lucrul acesta poate fi exprimat prin relaia: n ( n T ) s= P . nP


37

Acest regim nu apare n cazul motorului cu ardere intern. 4. regimul de frnare hidrodinamic are loc cnd arborele motor este oprit respectiv turaia pompei este zero iar arborele turbinei este pus n micare de maina de lucru.Ambreiaj hidrodinamic

Inchis Fix ReglabilCu rezervor tampon

Deschis Cu golire

Simple conducator

Cu miez

Cu prag

Cu prag reglabil

Cu palete reglabile

Cu obturator

Centrat

Periferic

Fig. . Schema de clasificare a ambreiajelor hidrodinamice.

AHD fix are paletele pompei i turbinei fixe. AHD reglabil are paletele pompei i turbinei modificabile. AHD simple nu au partea central. AHD cu prag au un prag la miezul conductor. AHD deschis poate fi cu rezervor tampon (are rezervor) sau cu golire, (la care o pomp trimite uleiul n ambreiaj). n graficul curbelor de influen a miezului conductor asupra momentului transmis avem: curba 2 de funcionare cu mult lichid de lucru, curba 5 de funcionare cu puin lichid de lucru. Restul curbelor sunt situaii intermediare de funcionare.P P

A

A

Z T T

Fig. . Ambreiaj hidrodinamic cu prag: a-n funcionare cu slip mare; b-n funcionare fr slip.

P A

T

Calculul i Construcia Automobilelor 1Fig. . Ambreiaj hidrodinamic cu rezervor tampon centrat i prag modificat.

38

Fig. . Rotirea paletei turbinei.

T

P

T

P

Fig. . AHD nchis cu palete a deplasabile axial, b - basculabile.

A P T

Fig. . Seciune printr-un ambreiaj deschis cu rezervor tampon periferic (A).

Ambreiajul hidrodinamic asigur o amortizare total a ocurilor. Ar fi bine s fie instalat i pe automobilele obinuite (cu cutie manual). Cel mai bine ar fi s fie cuplate un A.H.D. cu un ambreiaj mecanic. n acest caz, chiar dac eliberarea pedalei s-ar face brusc, cuplarea s-ar face lin pentru c A.H.D.-ul ar prelua tot ocul.

Cutiile de viteze. Rol. Cerine impuse. Clasificri.Cutia de viteze este o component din lanul cinematic al transmisiei care permite lrgirea gamei de moment i turaie la roile motrice. Rolul c.v.: permit modificarea forelor de traciune n funcie de rezistena la naintare,

Calculul i Construcia Automobilelor 1 -

39

ntrerupe lanul cinematic ntre motor i transmisie pentru staionarea autovehiculului cu motorul n funciune, permite mersul napoi al autovehiculului, permite deplasarea autovehiculului cu viteze foarte mici, care nu pot fi asigurate de ctre motorul cu ardere intern, care are o turaie minim de funcionare stabil relativ cam mare. Dezavantajele m.a.i.: 1 nu i se poate schimba sensul de rotaie, 2 nu poate funciona stabil sub o anumit turaie (750-800 rot/min), 3 nu poate fi pornit sub sarcin. Aceste dezavantaje fac necesar instalarea cutiei de viteze. Cerine impuse c.v.: 1) adaptabilitatea: calitatea cutiei de viteze prin care permite deplasarea autovehiculului cu diferite viteze n funcie de sarcin, de starea drumului s.a.m.d. 2) randament ridicat (la o cutie de viteze cu doi arbori randamentul este mai mare dect randamentul cutiei de viteze cu trei arbori, excepie fcnd priza direct),

=0,9 =0,9

=0,81

3) sileniozitatea, 4) schimbarea treptelor de viteze s se fac uor, 5) sigurana n funcionare etc. Clasificare: I dup principiul de acionare: mecanice, hidraulice, electrice, combinate, II dup modul de variaie a raportului de transmitere: cutii de viteze n trepte, (cu roi dinate) cutii de viteze continue (progresive), cutii de viteze combinate, III dup tipul arborilor: cu arbore fix, cu arbori planetari, IV dup modul de acionare: direct (cu levier), semiautomat (combinaie), automat (lipsete pedala de ambreiaj), V dup modul de cuplare a unei trepte de viteze, cu posibilitate de cuplare sub sarcin,

Calculul i Construcia Automobilelor 1 -

40

cu cuplare fr sarcin (de pild la un tractor ce urc pe o pant mare se va introduce obligatoriu nc de la poalele dealului ntr-o treapt de vitez cu care se va urca pn sus), VI dup numrul de arbori: cu 2 arbori, cu 3 arbori, VII dup poziia arborilor n raport cu axa longitudinal a autovehiculului: c.v. cu arbori longitudinali, c.v. cu arbori transversali, VIII dup poziia c.v. pe autovehicul: longitudinale, transversale, O c.v. cu arbori transversali are tot attea trepte pentru mersul nainte ct i pentru mersul napoi. Nu la fel stau lucrurile la c.v. cu arbori longitudinali.M P c ch e

M

e max

P

e max

e

P

e

e

c

h

c c nmin

e

Puterea motorului de pornire

e min

-Pp

n

M

n

ec

n

p

n

max

n

turatia de pornire

Fig. . Caracteristica extern a m.a.i.

nmin nM domeniul instabil de funcionare a m.a.i.; nM nmax domeniul de funcionare stabil; nM nP domeniul economic; maxima (la MAS), nu i la MAC, unde e limitat puterea nP turaie de putere nominala maxim pentru fum, maxima Pmax puterea (la MAS). nominala Coeficientul de elasticitate: n = 0,45 0,65MAS E= M . n P = 0,65 0,75MAC Din cele analizate rezult c variaia momentului efectiv la mai este relativ redus fa de variaia n limite largi a turaiei (n), n timp ce n exploatare momentul rezistent la naintare variaz n limite largi. De aici rezult o prim necesitate a c.v. pentru a permite variaia n limite largi a momentului motor. Coeficientul de adaptabilitate: A = 1,05 1,20MAC; M A = e max A = 1,25 1,35MAS; M Pe max Coeficientul de adaptabilitate reprezint posibilitatea nvingerii suprasarcinilor temporare fr trecerea la o treapt inferioar.

Calculul i Construcia Automobilelor 1M MAS MPe max

41

e max

MACFig. . Variaia momentului maxim i a momentului la puterea maxim la MAS i MAC.

La care tip de motor (MAS, MAC) se va schimba mai des treapta de vitez? (LA MAS) La MAC Me max i MPe max sunt mai apropiate, de unde rezult c A1, iar schimbarea vitezelor nu se va face att de des ca la MAS, la care Me max i MPe max sunt mult mai diferite. Puterea efectiv a motorului se determin cu relaia: M n Pe = e . 955 Puterea la crlig se determin cu relaia: F v cos Pc = , 100 n care: v este viteza autovehiculului, F fora de traciune la crlig (Fec), Pc puterea consumat de fora de traciune, unghiul dintre axa longitudinal a autovehiculului i Ftc.

Pe tr = Pc ,n care: tr este randamentul transmisiei, Me n F v cos tr = . 955 100 Pentru sarcina optim a motorului i considernd =cst. Se obine fora la crlig ori viteza: Fc v = ct. De aici rezult c variaia forei la crlig (Fc) i a momentului pe roat n funcie de vitez este o hiperbol. Pentru fiecare valoare a puterii la crlig i a tr rezult o hiperbol de traciune, curb ce reprezint variaia ideal a momentului pe roat. Cutia de viteze prin diferitele sale rapoarte de transmitere ntre motor i roat apropie variaia momentului pe roat de o variaie hiperbolic.M M*n=ct. Me

Necesitatea c.v.

n

Fig. . Variaia momentului


42

Motorul cu abur Motorul de curent continuu au caracteristica foarte asemntoare cu o hiperbol, dar fie Turbinele cu gaze sunt prea mari, fie au randament sczut, fie nu ofer autonomie (motorul de c.) Necesitatea cutiei de viteze rezult i din limitele inferioare i superioare ale vitezei de deplasare ale unui autovehicul, limite care nu pot fi acoperite de limitele de funcionare ale mai sub sarcin. 5...6 n max v max = = 16...20 Un m.a.i. nu satisface raportul de viteze, aa c e 3...4 n min v min necesar cutia de viteze.

Soluii constructive de deplasare (realizare) a treptelor de viteze.1. cu roi dinate cu deplasare axial (cu roi dinate baladoare); 2. cu roi dinate cu angrenare permanent i mufe de cuplare; utilizate la cutiile de viteze la care schimbarea treptelor de viteze se poate face sub sarcin, i se submpart n urmtoarele categorii: i. cu mufe de cuplare simple, ii. cu ambreiaje multidisc, iii. cu sincronizatoare.

1. Cuplarea cu roi dinate cu deplasare axialAceast soluie e avantajoas din punct de vedere al preului de cost i al simplitii construciei, asigurnd implicit o lungime mic a cutiei de viteze. Dezavantaj: imposibilitatea sincronizrii, trebuie nimerii dinii cu golurile (la tractoare, la autocamioane la treptele care sunt utilizate mai puin).1

1

d d

2

k k

2

Fig. . Soluia de cuplare cu roat baladoare.

d arborele primar,


43

k arborele secundar, 1 roat fix pe arborele primar, 2 roat baladoare pe arborele secundar. Pentru a roti arborele secundar (k) deplasez axial roata 2 pn cnd ea angreneaz cu roata 1. De pild, automobilul se deplaseaz pe direcia nainte i conductorul ncearc s schimbe n R, dar nu va reui deoarece nu intr dinii unei roi n golurile celeilalte.

Fig. . Schema unei roii libere montate pe un arbore (modul de reprezentare).

2.a. Roi cu angrenare permanent i mufe de cuplare simple1

d

2

m

k

d2 d1

Fig. . Schema soluiei cu roi cu angrenare permanent i mufe de cuplare simple.

radiali Cu dini frontali . Roata 1 i roata 2 sunt angrenate permanent dar nu se transmite moment de la arborele primar d la arborele secundar k, dect atunci cnd manonul mufei este cuplat. Nu se face nici


44

aiai sincronizare, dar are avantajul c elimin solicitarea la oboseal (periodic) a fiecrui dinte al roilor. Soluia de fa ofer o cuplare a tuturor dinilor deodat, iar momentul va fi transmis prin toi dinii i nu doar printr-o pereche de dini.1 3 d A 2

2 A d4 d3

4 d1 d2

k

m d1 d2

Fig. . Schema cuplrii cu mufe de cuplare.

1, 3 roi dinate fixe pe arborele d; 2, 4 roi dinate fixe pe arborele k; Se transmite moment doar cnd manonul se deplaseaz spre stnga sau spre dreapta pn n momentul n care cupleaz. Pentru uurarea cuplrii, la dantura d1 tot al doilea dinte este redus la jumtate, iar la dantura d2 tot al doilea dinte lipsete. Aceste soluii lungesc cutia de viteze, crete preul de cost deoarece execuia se complic.

Schimbarea treptelor din treapta inferioar n treapta superioarvIV Mes

vIII =vIV vII =vIII vI =vII vIi ni ns Fig. . Diagrama vitezelor n trepte. ns i s i

s

i

La aceleai turaii ale motorului pot obine viteze diferite datorit cutiei de viteze.


45

d

d

1

3 5

7

9

k

k

i

2

4

6

8

10

n cutia de viteze exist: 3, 5, 7, 9 roi baladoare, I d-1-2-10-9-k, II d-1-2-4-3-k, Raportul de demultiplicare este diferit de raportul de transmitere n trepte. ic = d , k z z z z z z z z I II III IV ic = 2 9 ; ic = 2 7 ; ic = 2 5 ; ic = 2 3 . z1 z10 z1 z8 z1 z 6 z1 z 4 v = k rr - viteza de deplasare. i od iod raportul de demultiplicare al transmisiei principale (grup conic), iod = ct. rr = ct. I II III IV k = variabil = f(ic), unde ic este ( i c , i c , i c , i c ).1 IV III

d

k

m 3

2

i 4

Fig. . Schema angrenajelor pentru treapta III i IV.

Aici se poate realiza priza direct. Pentru treapta III manonul este deplasat n dreapta, i vom avea: d-1-2-i-4-3-m-k.

Calculul i Construcia Automobilelor 1 Pentru treapta IV manonul este deplasat n stnga, i vom avea: d-1-m-k. La sfritul accelerrii n treapta III se obine v sup , creia i corespunde turaia: III

46

Se consider c:

s k III

vs i od = III . rr

v s = viIV , IIIi deci:

s III = ik IV = k . k De asemenea la sfritul accelerrii n treapta III turaia motorului este: v s i od i cIII III s . d III = rr s III = s III i c . d k Timpul optim de cuplare a treptei a patra este acela n care elementele care se cupleaz au aceiai vitez unghiular ( d = k ). Cuplarea trebuie fcut n punctul b. tc reprezint timpul (momentul) de recuplare a ambreiajului, dubl ambreiere. n situaia n care se utilizeaz un dispozitiv de sincronizare prin acesta se transmite un moment corespunztor, n care timpul de sincronizare ts este: t s = t f t c .

Schimbarea treptelor din treapta superioar n treapta inferioarIII Din starea iniial d = k trebuie realizat situaia n care ( d = i c k ). Ridicarea turaiei discului se poate realiza prin cuplarea acestuia cu un element a crui turaie este mai mare. ta momentul decuplrii ambreiajului, a c = variaia turaiei discului de ambreiaj, a d = turaia motorului crete (m.a.i. se accelereaz) n timp ce ambreiajul este decuplat. La cuplarea ambreiajului n punctul c dup scoaterea din vitez, turaia discului va crete pn la o valoare egal cu turaia motorului, valoare ce corespunde punctului td. Dac aceast III valoare depete puin valoarea turaiei stabilite de turaia s III = i c s III , cuplarea se poate d k

realiza la timpul tb, dup o nou decuplare a ambreiajului, de unde rezult necesitatea sincronizrii, caz n care ridicarea turaiei poate s nceap mult mai repede (din pct. b) astfel nct n f s se poat realiza cuplarea controlat indiferent de diferena de turaie fa de turaia motorului.

Alegerea raportului de demultiplicare[daN]

I II

III

IV

V, [km/h]

Fig. . Hiperbola de traciune i treptele de viteze.


47

Randamentul funcionrii autovehiculului este dat de msura n care treptele cutiei de viteze permit aproximarea hiperbolei de traciune. Cu ct nr. treptelor de viteze este mai mare cu att domeniul care trebuie acoperit de aceiai treapt de vitez este mai mic, ntruct zonele haurate reprezint domeniul de funcionare instabil. Numrul treptelor de viteze se alege n funcie de domeniul de utilizare al autovehiculului, de soluia constructiv aleas i de criteriul economic (46 la autoturisme, dublu la autocamioane 812, tractoare). Ct trebuie ales raportul de demultiplicare? Alegerea raportului de demultiplicare, adic a limitelor de deplasare se face innd cont de fora de traciune maxim, greutatea autovehiculului, de coeficientul de aderen . F v cos , Pc = c 100 n care: v este viteza de deplasare, unghiul dintre axa autovehiculului i axa remorcii, Fc fora la crlig, ce poate fi determinat cu relaia: P 100 Fc = c , v cos Fc = m , n care: coeficient de utilizare al masei autovehiculului. Pentru =0: 100 Pc v= . m Viteza maxim de deplasare a autovehiculului se stabilete din bilanul energetic, din considerentul urcrii rampei 2530%, din considerente de aderen.

Cutia de viteze. Mecanismul reductorOrice cutie de viteze are n componena ei: mecanismul reductor, care reprezint partea principal a cutiei de viteze, ce servete la modificarea raportului de transmitere adic a momentului motor n funcie de rezistena la naintare, sistemul de acionare care servete la selectarea treptelor de viteze, cuplarea i decuplarea acestora, dispozitivul de fixare, care nu permite intrarea sau ieirea din vitez dect la intervenia conductorului auto, i dispozitivul de zvorre, care nu permite cuplarea a dou sau mai multe trepte deodat.

Mecanismul reductorPoate fi cu doi sau trei arbori.

Cutii de viteze cu trei arboriSe utilizeaz att la autoturisme ct i la autobuze i autocamioane, n general, acolo unde motorul este ntr-o parte a autovehiculului i puntea motoare n cealalt parte.


48

Cutia de viteze cu trei arbori i patru trepte1 d 3 5 7 k

i 2 4

9 Mi 6 8

10 I II III IV

Fig. . C.v. cu roi dinate baladoare, cu 4 trepte i 3 arbori.

id = I

z2 z7 , z1 z8

id = II

z 2 z5 , z1 z 6

id = III

z 2 z3 . z1 z 4

Cutia de viteze cu trei arbori i cinci trepteIV V II 5 3 c1 c2 III I 9 7 k 1 d

i 2

8 12 13 M I II III IV Vi

4

6 11

10

14

Fig. . C.v. cu 3 arbori i 5 trepte, cu roi dinate angrenate permanent i cu mufe de cuplare.

Acolo unde este o cutie de viteze cu 5 trepte de vitez, penultima treapt este priz direct i ultima este suprapriz. n acest caz lanul cinematic poate fi scris n felul urmtor: Tr. I 1-2-12-9, Tr. II 1-2-6-5-C2-k, Tr. III 1-2-10-7- C2-k, Tr. IV 1- C1-k, Tr. V 1-2-4-3-C1-k, Tr. Mi 1-2-8-11-13-14-9-k. Dac priza direct se realizeaz n treapta a V-a, vom avea: Tr. IV 1-2-4-3-C1-k, Tr. V 1- C1-k.


49

Cutii de viteze cu doi arboriCutiile de viteze cu doi arbori se utilizeaz n special la autoturisme i la autoutilitare care au rezerv mic de putere i sunt organizate n soluia totul n fa sau totul n spate, avnd avantajul c aceste cutii se bazeaz pe angrenarea unei singure perechi de roi dinate pentru realizarea unei trepte. cv > * tocmai pentru c au doar o pereche de roi n angrenare pentru o treapt. cv2 arb 3 arb

* cu excepia prizei directe. Cutia de viteze cu 2 arbori se monteaz ntr-un carter comun cu transmisia central i diferenialul.5 d 1 3 7 9

c1

c2

k 2 4

6

8

Fig. . Cutie de viteze cu roi cu angrenare permanent i cu mufe de cuplare, cu doi arbori.

Tr. I Tr. II Tr. III Tr. IV

d-1-2-C1-k, d-3-4-C1-k, d-5-6- C2-k, d-9-8-C2-k.

Cutii de viteze cu arbori transversaliAceste cutii de viteze au particularitatea c ofer acelai numr de trepte i la mersul nainte i la mersul napoi. Tr. I d - 7 - 5 - 1 - 2 - k, mers Tr. II d - 7 - 5 - 3 - 4 - k, c spre stnga. inainte Tr. III d - 7 - 5 - 13 - 10 - k, Tr. IV d - 7 - 5 - 11 - 8 - k. 6 pinionul transmisiei centrale.


50

d

7 1 i 3 5 c 9

11

13

k

6 8 2 4 10

Fig. . Cutie de viteze cu arbori transversali.

Cutii de viteze compuseSunt formate din dou cutii de viteze legate n serie: o cutie (a), numit reductor cu 2 trepte, o cutie (b), putnd fi plasat n faa sau n spatele cutiei a. a Tr. I 1 - 2 - 6 - 5, k I

mic

Tr. II

1 - 2 - 8 - 7, k IIa

a

Tr. III 1 - 2 - 10 - 9, k III Tr. IV 1 - 2 - 12 - 11, k aIV

Calculul i Construcia Automobilelor 1 Tr. I mare Tr. II 3 - 4 - 6 - 5, k Ib b b b

51

3 - 4 - 8 - 7, k II

Tr. III 3 - 4 - 10 - 9, k III Tr. IV 3 - 4 - 12 - 11, k IV

A

B

a

b 3 1

5

7

9 11

k

d

i 6 2 4 8

10

12

dd i k

a i

bia b kIV kIV

a b a b kIa kIb kII kII kIII kIII

Fig. . Cutie de viteze compus.

Soluii contructive pentru treapta de mers napoiTreapta de mers napoi se alege n funcie de soluiile constructive ale cutiei de viteze i din condiia de asigurare a unei fore de traciune suficient de mare n condiiile unei viteze de deplasare sczute. Prin deplasarea spre stnga a roii baladoare 5 i prin cuplarea ei cu roata 6 se obine treapta I de mers nainte. Prin deplasarea roii baladoare 5 spre dreapta i punerea ei n angrenare cu pinionul 7 se obine mersul napoi. Avantajul este c: simplitate, nu necesit o furc suplimentar pentru mersul napoi. z z z i Mi = i P 7 5 = i P 5 . z8 z 7 z8

i Mi = i P

z5 z 7 . z9 z8

Soluia cu furc special este utilizat la cutiile de viteze cu numr par de trepte. Prin deplasarea roii 3 spre stnga i punerea acesteia n angrenare cu roata 4 se realizeaz treapta I de vitez. Pentru realizarea mersului napoi grupul 5-6 se deplaseaz spre stnga i se


52

realizeaz mersul napoi prin punerea n angrenare a roii 6 cu roata 4 i a roii 5 cu roata 3. Lanul cinematic de transmitere a micrii este 4-6-5-3. Aceast soluie este special pentru c necesit o furc suplimentar pentru deplasarea grupului 5-6.

Cutii de viteze planetareCutiile de viteze planetare se caracterizeaz prin aceea c unele dintre roile dinate execut n acelai timp o micare de rotaie n raport cu propria lor ax i o micare de revoluie n raport cu axa central a mecanismului. Roile dinate sunt cilindrice i au dinii drepi sau nclinai. Schimbarea treptelor se face cu ajutorul unei frne, al unui ambreiaj sau combinat (cu frn i ambreiaj), roile dinate fiind permanent angrenate. n raport cu cutiile de viteze normale, cele planetare prezint avantajele urmtoare: trecerea de la o treapt la alta se face mai uor; viteza medie a automobilului crete, schimbarea treptelor fcndu-se fr pauze; funcionarea silenioas; se preteaz la automatizare; permit obinerea unor rapoarte de transmitere mari, la dimensiuni de gabarit mici. n acelai timp, ns cutiile de viteze planetare au o construcie complicat care cere precizie mare de execuie, echilibraj perfect, montaj de precizie. O cutie de viteze planetar este format din mai multe mecanisme planetare simple. Un mecanism planetar simplu se compune din pinionul central sau planetar 4 montat pe arborele conductor 1. El angreneaz cu un numr variabil (2...4) de pinioane 5, identice, numite satelii, repartizai n mod egal pe circumferina sa. Pinioanele satelii se rotesc liber pe axele lor, care sunt fixate pe discul 7, numit platou portsatelii, solidarizat la rotaie cu arborele condus 2, coaxial cu arborele conductor 1. Sateliii se pot roti pe circumferina interioar a coroanei 6, solidarizat la rotaie cu arborele 3, coaxial cu arborele 1.5 4 7

1 2 1 3 5Fig. . Schema constructiv a unui mecanism planetar simplu.

6 4

Pentru ca un mecanism planetar simplu s poat constitui o transmisie, trebuie ca unul din cei trei arbori s devin arbore conductor, altul arbore condus, iar al treilea s poat fi imobilizat (cu ajutorul unei frne sau al unui ambreiaj). Mecanismele planetare pot fi cu angrenare interioar i cu angrenare exterioar. n micarea lor complex, un punct de pe circumferina pinioanelor satelii descrie o curb epicicloid (la angrenarea exterioar) sau hipocicloid (la angrenarea interioar). n figura de mai jos mecanismul planetar este compus din: arborele conductor 1, arborele condus 2, pinionul planetar P, platoul portsatelii Ps, coroana C, ambreiajul A i frna F.


53

Acest mecanism se poate gsi n una din urmtoarele situaii: poziia neutr: frna este liber, iar ambreiajul decuplat. Arborele conductor transmite micare de rotaie prin pinionul planetar la satelii. Acetia se rotesc n jurul axelor lor punnd n micare coroana. Platoul portsatelii este imobilizat datorit rezistenelor la naintare ale automobilului (arborele condus este n legtur cu roile motoare); treapta de demultiplicare: frna blocat, ambreiajul decuplat. Micarea de la arborele conductor, prin pinionul planetar, oblig sateliii s se roteasc n jurul axelor lor i s se ruleze pe coroan, antrennd platoul portsatelii i o dat cu el i arborele condus, care va avea o turaie mai mic dect arborele conductor (n2

Calculul Si Constructia Automobilelor

Documents

Transcript of Calculul Si Constructia Automobilelor