2

34

Dinamica Autovehiculelor Indrumar de proiectare

35Parametrii constructivi ai autovehiculelor

2

Parametrii constructivi ai autovehiculelor

Parametrii constructivi fac parte din calitile tehnice generale ale autovehiculului care determin gradul de adaptare al acestora la cerinele de utilizare n condiii optime de siguran, confort i eficien economic.

Construcia autovehiculului se definete prin:

soluia de organizare general, organizarea transmisiei, a sistemelor i amenajarea interioar;

dimensiunile geometrice de gabarit i ale capacitii de trecere;

masa i capacitatea de ncrcare;

roile autovehiculului.

Cu elementele constructive ce rezult din acest capitol i din capitolul anterior, se vor ntocmi -recomandat la sacara 1:10 desenele Vedere general i Amenajare interioar.

2.1. Soluia de organizare general, organizarea transmisiei, a sistemelor i amenajarea interioar

Funcie de tipul i destinaia autovehiculului definite prin tema de proiectare, innd seama de autovehiculele similare considerate n studiul soluiilor similare i avnd n vedere tendinele de dezvoltare, se adopt soluia de organizare general a autovehiculului, soluia de organizare a transmisiei, a sistemelor i amenajarea interioar.

Elementele adoptate trebuie s reflecte avantajele soluiilor, prin evidenierea calitilor conferite autovehiculului.

2.2. Dimensiuni principale i ale capacitii de trecere

Pentru un autovehicul aflat n faza proiectrii, alegerea parametrilor geometrici trebuie s aib n vedere construciile existente i recomandrile standardizate pentru dimensiunile interioare.

Dimensiunile geometrice care definesc construcia unui autovehicul corespund recomandriulor prezentate n paragraful 1.4.

Orientarea supra dimensiunilor exterioare, funcie de tipul i destinaia autovehiculului, poate fi fcut fie prin utilizarea valorilor medii ale criteriilor de analiz comparativ pentru dimensiunilor geometrice ale autovehiculelor din segmentul de autovehicule similare, fie prin alegerea din gama de autovehicule similare considerate n analiza comparativ a unui model considerat drept reprezentativ. Alegerea valorilor pentru dimensiunile principale trebuie s fie n concordan cu dimensiunile volumelor utile:

compartimentul pentru persoane;

compartimentul pentru bagaje (se recomand un volum util cuprins ntre 50-80 dm3 pentru bagajul unei persoane);

compartimentul echipamentului motopropulsor (apreciat prin dimensiunile tipurilor similare, funcie de modul de organizare a transmisiei);

compartimentul pentru transportul bunurilor materiale

Se recomand adaptarea dimensiunilor dup cele autovehiculelor existente, cu reconsiderarea recomandrilor cuprinse n anexlere referite n paragraful 1.4.

2.3. Masa autovehiculului

Masa autovehiculului (ma) face parte din parametrii generali ai acestuia i reprezint suma dintre masa util (mu) i masa proprie (m0).

2.3.1. Masa util

Reprezint o caracteristic constructiv esenial a autovehiculului, prin ea caracterizndu-se posibilitile de utilizare a acestuia. Masa util este determinat de capacitatea de ncrcare a autovehiculului, prevzut prin tema de proiectare sau adoptat funcie de tipul autovehiculului, n concordan cu capacitatea de ncrcare a tipurilor similare.

Capacitatea de ncrcare se precizeaz de regul prin numrul de locuri la autovehiculele pentru transportul persoanelor i prin sarcina util transportat la autovehiculele pentru transportul de bunuri.

n conformitate cu STAS 6926/1-90, la determinarea masei utile se vor considera urmtoarele:

masa personalului de serviciu permanent la bord: 75 kg;

masa unui pasager: 68 kg;

masa bagajului pentru un pasager: 7 kg la autoturisme i autobuze urbane, 20 kg la autobuze urbane, 25 kg la autobuze turistice.

Pe baza acestor recomandri, masa util se determin pentru faza de proiectare funcie de capacitatea de ncrcare i normele STAS, cu urmtoarele relaii:

-pentru autovehiculele destinate transportului de bunuri:

[kg],

(2.1)

unde: N numrul de locuri n cabin;

minc masa ncrcturii transportate;

-pentru autoturisme:

[kg],

(2.2)

unde: N numrul de locuri din autoturism;

mbs masa bagajului suplimentar (dac nu se precizeaz prin tem, se adopt n limitele 50-200 kg);

- pentru autobuze urbane:

[kg], (2.3)

unde: N1 numrul de locuri n picioare;

N2 numrul de locuri pe scaune;

Numrul total de locuri (N) trebuie s fie (conform regulamentului R. 36 ECE ONU):

(2.4)

unde: N2 - numr de locuri pe scaune;

S1 - suprafaa disponibil pentru cltorii n picioare [m2] (numai pentru autovehiculele din clasele I i II), care se calculeaz, scznd din suprafaa total disponibil pentru pasageri, suprafaa tuturor prilor care nu sunt accesibile unui cltor n picioare, cnd toate scaunele sunt ocupate i spaiul de 30 cm din faa fiecrui scaun;

Ssp - suprafaa necesar pentru un cltor n picioare [m2/cltor] (tabelul 2.1);

PT - masa total maxim constructiv [kg];

PV - masa proprie n stare de mers [kg] (fr ocupani sau ncrctur, dar cu combustibil, lichid de rcire, ulei, scule i roat de rezerv), la care se adaug o mas de 75 kg, corespunztoare conductorului auto i o mas de 75 kg pentru echipaj (n cazul n care autovehiculul este prevzut cu un scaun pentru echipaj);

VX - suprafaa total disponibil pentru transportul bagajelor pe acoperi [m2];

Q - masa unui cltor [kg], (tabelul 2.1).

Tabelul 2.1. Valori pentru masa unui cltor (Q) i suprafaa necesar

unui cltor n picioare (Ssp) pentru fiecare clas de autovehicule

ClasaQ [kg]Ssp

[m2/cltor]

Clasa I 680,125

Clasa II71

(cuprinde un bagaj de mn de 3 kg)0,15

Clasa III71

(cuprinde un bagaj de mn de 3 kg)Autovehiculele din aceast clas nu sunt amenajate pentru transport de cltori n picioare

- pentru autobuze interurbane:

[kg],

(2.5)

unde: N numrul de locuri;

-pentru autobuze turistice:

[kg].

(2.6)

2.3.2. Masa proprie

Este o mrime ce caracterizeaz construcia autovehiculului i este determinat de suma maselor tuturor sistemelor i subsistemelor componente, cnd autovehiculul se afl n stare de utilizare.

2.3.2.1. Autoturisme

n cazul autoturismelor, metoda recomandat pentru alegerea masei proprii const n adoptarea ei pe baza maselor proprii ale tipurilor similare, avndu-se n vedere tendinele de dezvoltare, care vizeaz utilizarea unor soluii constructive i materiale cu mase proprii reduse (mase plastice, materiale compozite, oeluri de nalt rezisten, suprafee mari vitrate cu geamuri superuoare - duplex, triplex, etc.).

2.3.2.2. Autovehicule destinate transportului de bunuri

O prim metod recomandat const n adoptarea masei proprii funcie de masele proprii ale tipurilor similare din studiul cuprins n capitolul 1.

Un criteriu de apreciere al calitii construciei autovehiculului l reprezint coeficientul de utilizare a greutii (), definit ca raport dintre masa proprie (m0) i masa util (mu).

(2.7)

El are nsemntate mai ales pentru autocamioane i autotrenuri. n general, coeficientul de utilizare a greutii scade odat cu mrirea capacitii de transport, exprimat prin sarcina util (fig.2.1).

Fig.2.1. Curba variaiei coeficientului de utilizare a greutii funcie de masa util

Progresul tehnic n construcia de autocamioane i autoturisme este pus n eviden i de valorile mici ale acestui coeficient, care se realizeaz prin reducerea masei proprii n condiiile unor mase utile ct mai mari, fr urmri negative asupra duratei de funcionare a autovehiculului.

Autovehiculele actuale cu masa proprie cuprins ntre 3000-5000 kg au coeficientul de utilizare a greutii = 1,00, iar cele cu masa proprie ntre 5000-10000 kg au coeficientul de utilizare a greutii = 0,70-0,85. La autovehiculele cu remorci sau semiremorci = 0,60-0,75.

Pe baza celor de mai sus, se adopt, funcie de masa util, coeficientul de

utilizare a greutii , obinndu-se pentru masa proprie valoarea:

[kg].

(2.8)2.3.2.3. Autobuze

Ca i n cazurile precedente, o prim posibilitate de apreceiere a masei proprii a autobuzelor o reprezint alegerea ei n concordan cu masele proprii ale autobuzelor avute n vedere la studiul soluiilor similare (cap.1).

O alt posibilitate de determinare a masei proprii const n adoptarea de valori medii funcie de recomandrile din literatura de specialitate. Funcie de lungimea autobuzului, deteminat n capitolul 1.4.2 i de destinaie, n tabelul 2.2 sunt date valorile medii ale masei proprii raportate la lungime.

Tabelul 2.2. Mase proprii raportate la lungimea autobuzului

Lungimea de gabarit

[m]TipulMasa proprie a unui metru de lungime

[kg]

7Clasa I520

Clasa II530

Clasa III535

7 - 9Clasa I560

Clasa II580

Clasa III620

9 - 10,5Clasa I625

Clasa II642

Clasa III782

10,5 - 14Clasa I650

Clasa II675

Clasa III720

14 - 17Clasa I650

Fa de masele determinate mai sus, se determin greutatea automobilului (Ga), greutatea util (Gu) i greutatea proprie (G0) cu relaiile:

[N];

(2.9)

[N];

(2.10)

[N].

(2.11)

unde s-a considerat acceleraia gravitaional egal cu 10 m/s2.

2.4. Centrul de mas i coordonatele sale

Masa autovehiculului se consider aplicat n centrul de mas (centrul de greutate), situat n planul vertical ce trece prin axa longitudinal de simetrie a autovehiculului. Poziia centrului de mas se apreciaz (fig.2.2) prin coordonatele longitudinale a i b i nlimea hg (STAS 6926/2-78).

Fig.2.2. Coordonatele centrului de mas

n faza de proiectare a autovehiculului, alegerea poziiei centrului de mas se poate face prin mai multe metode i anume:

utilizarea de valori n concordan cu valorile coordonatelor centrului de mas al autovehiculelor considerate n studiul soluiilor similare;

utilizarea de valori medii dup datele oferite de literatura de specialitate. Astfel de valori sunt indicate n tabelul 2.3.

Tabelul 2.3. Valori medii pentru parametrii centrului de mas al autovehiculului

ParametrulStareaTipul autovehiculului

AutoturismAutobuzAutocamionAutotractor

Gol0,450,540,50, 650,460,550,61 0,67

ncrcat0,490,550,50,680,60,75

Gol0,160,26-0,210,2680,31 0,4

ncrcat0,1650,260,23-0,2850,30,38

Fa de valorile recomandate n tabelul 2.3, trebuie avute n vedere i urmtoarele aspecte:

autoturismele de tipul totul fa au centrul de greutate deplasat spre puntea din fa. Pentru ele se recomand ; autobuzele I autocamioanele cu roi simple la puntea din spate se realizeaz cu o distribuie ct mai uniform a masei totale de-a lungul asiului. n acest caz, se recomand . n celelalte cazuri (majoritare) n stare ncrcat se adopt spre limita superioar, recomandat n tabelul 2.3;

determinarea analitic a coordonatelor centrului de mas

Pentru aplicarea acestei metode, funcie de organizarea general a autovehiculului i amenajarea interioar, se apreciaz fa de axa punii din fa a autovehiculului coordonatele centrului de greutate ale subansamblurilor autovehiculului. Dac mi este masa unui subansamblu situat la distana ai de axa punii fa i nlimea hi fa de sol, pentru toate componentele ale autovehiculului, se obin pentru centrul de greutate coordonatele:

;

(2.12)

;

(2.13)

.

(2.14)

Pentru toate subansamblurile cu centrul de mas situat n faa punii fa, coordonata . Pentru aprecierea maselor subansamblurilor constructive ale autovehiculului se pot utiliza valori corespunztoare construciilor existente sau valori medii recomandate n literatura de specialitate (tabelul 2.4).

Tabelul 2.4. Masele principalelor subansambluri raportate la masa proprie a autovehiculului

Denumirea agregatuluimi/m0

[%]

Motor echipat cu ambreiaj i cutie de viteze12,6 16,0

Ambreiaj0,3 0,7

Cutie de viteze2,5 5, 0

Transmisie cardanic1,0 1,4

Punte spate11,0 16,0

Punte fa1,5 3,5

Suspensie fa1,5 3,5

Suspensie spate5,5 8,0

Roi17,0 20,0

Ram10,0 15, 0

Platform11,0 16,0

Cabin5,0 14,0

Pentru a putea utiliza datele din tabelul 2.4, coordonatele centrului de mas pot fi scrise astfel:

;

(2.15)

;

(2.16)

.

(2.17)

Masa autovehiculului se transmite cii prin intermediul punilor.

Pentru autovehiculele cu dou puni, masele ce revin punilor sunt (fig.2.2):

;

(2.18)

,

(2.19)

respectiv greutilor:

;

(2.20)

.

(2.21)

Masa admis pe punte este limitat de distana dintre puni i de calitatea drumului. n cazul drumurilor cu mbrcminte tare, masa admis pe punte nu poate depi 10000 kg pentru puni situate la distane mai mici de 3 m i 9000 kg pentru puni care au ntre ele mai mult de 3 m.

Funcie de masa repatizat punilor se poate determina masa ce revine unui pneu.

Astfel:

- pentru pneurile punii din fa:

,

(2.22)

- pentru pneurile punii spate:

.

(2.23)

unde n numrul de pneuri ale punii spate.

Valorile i astfel determinate condiioneaz mpreun cu viteza maxim a autovehiculului tipul pneurilor folosite i caracteristicile de utilizare.

2.5. Alegerea pneurilor

Pneul reprezint partea elastic a roii i este format din anvelop i camer de aer.

Alegerea tipului de pneu ce urmeaz s echipeze autovehiculul proiectat are n vedere tipul, destinaia i condiiile de exploatare ale autovehiculului. Funcie de acestea, se determin din cataloage de firm sau standarde simbolul anvelopei, fa de care se pot determina sau stabili direct din tabele mrimile necesare calculului dinamic (anexa 2). Categoriile de viteze rezult din figura 2.1, lista simbolurilor indicilor capacitii de sarcin este prezentat n tabelul A.2.2, iar raportul dintre indicele de presiune i unitile de presiune n tabelul A.2.3..

Datele despre anvelope sunt normalizate prin:

regulamentul R.30 ECE ONU (pentru autovehicule i remorci) specificarea mrimilor i dimensiunilor principale ale anvelopelor europene (tabelele A.2.4 A.2.9);

regulamentul R.54 ECE ONU (pentru autovehicule utilitare i remorcile lor) - indicativele i cotele de gabarit ale pneurilor europene (tabelele A.2.10- A.2.30), variaia sarcinii n funcie de vitez (tabelul A.2.31);

STAS-urile pentru anvelopele de fabricaie romneasc:

STAS 626-80 Anvelope n construcie diagonal balon, superbalon i seciune joas;

STAS 8485-80 Anvelope n construcie diagonal pentru autocamioane, autobuze, troleibuze i remorci auto;

STAS 9090-80 Anvelope n construcie radial pentru autoturisme;

STAS 9393-86 Anvelope n construcie diagonal pentru autoturisme de teren i autoutilitare de transport.

Pentru anvelopele cu acelai simbol, dar cu construcii diferite dup destinaie, alturi de simbol se nscrie i destinaia.

Alegerea pneului se face dup urmtoarea metodologie:

se detremin greutatea ce revine roilor din spate i din fa;

se aleg pneurile ce satisfac condiia de vitez maxim;

funcie de dimensiunile pneurilor utilizate la tipurile similare, se orienteaz asupra dimensiunilor roii;

se alege tipul pneului;

se alege presiunea de utilizare pentru satisfacerea condiiilor de greuate pe roat;

La alegerea pneului, se au n vedere urmtoarele aspecte:

pentru asigurarea unei bune confortabiliti, puntea fa trebuie s fie caracterizat de o elasticitate mai mare dect puntea spate. La obinerea elasticitii sporite a punii fa contribuie i utilizarea presiunii interioare a aerului din pneu, mai mic n fa dect n spate;

prin reducerea presiunii aerului din pneu la roile fa, se reduce i rigiditatea lateral a pneului, astfel c prin sporirea deviaiilor laterale se favorizeaz imprimarea unui caracter constructiv de subvirare caracterizat de tendina de autostabilizare pe traiectorie rectilinie.

Funie de anvelopa aleas, standardele dau indicaii asupra dimensiunilor principale.

Pentru calculele de dinamica autovehiculului este necesar cunoaterea razei de rulare, care se apreciaz analitic funcie de raza nominal a roii i un coeficient de deformare:

,

(2.24)

unde: r0 raza roii libere determinat dup diametrul exterior precizat n STAS;

- coeficient de deformare, care depinde de presiunea interioar a aerului din pneu i are valorile:

- pentru pneurile utilizate la presiuni mai mici de 600 kPa (6 bari);

- pentru pneurile utilizate la presiuni mai mari de 600 kPa (6 bari).

Dac standardul precizeaz mrimea circumferinei de rulare, atunci raza de rulare se calculeaz cu relaia:

,

(2.25)

unde Lr este circumferina de rulare citit n standard.

Pentru calcule aproximative se poate considera raza liber egal cu raza nominal:

.

(2.26)

Raza nominal are expresia:

,

(2.27)unde: D diametrul exterior (nominal) al anvelopei (fig.2.3).

d diametrul interior al anvelopei;

H nlimea profilului;

B limea profilului (balonajul).

.

(2.28)

Fig.2.3. Dimensiunile principale ale anvelopelor

Exemple de scheme de inscripionare a anvelopelor:

1) 185/70 R 14 89/T TUBELESS M+S (R.30 ECE ONU)Este definit astfel o anvelop care:

are limea profilului (balonajul) de 185 mm;

are un raport nominal de aspect de 70;

are structur radial (R);

are diametrul interior sau diametrul exterior al jantei pneului de 14 inch sau oli, adic 356 mm (1 inch = 25,4 mm);

are o capacitate de sarcin de 580 kg, care corespunde indicelui capacitii de sarcin 89 (tabelul A. 2.2);

aparine categoriei de vitez T - vitez maxim 190 km/h (tabelul A.2.1); poate fi montat fr camer de aer (Tubeless);

aparine tipului de zpad (M+S).nlimea profilului anvelopei, H, se determin din expresia raportului nominal de aspect:

;

mm.Conform relaiei (2.28):

mm.

Rezult, conform (2.27):

mm.

2) 250/70 R 20 149/145 J 146 L tubeless M+S 257 90 PSI

143 (R.54 ECE ONU)

Aceste inscripii definesc o anvelop care:

are limea profilului (balonajul) de 250 mm;

are un raport nominal de aspect de 70;

are structur radial (R);

are diametrul interior sau diametrul exterior al jantei pneului de 20 inch sau oli, deci de 508 mm (1 inch = 25,4 mm);

are o sarcin de 3250 kg simplu - i 2900 kg - jumelat, corespunznd indicilor capacitii de sarcin 149 i 145 (tabelul A.2.2);

aparine categoriei de vitez J - vitez maxim 100 km/h (tabelul A.2.1); poate s fie utilizat de asemenea n categoria de vitez L (vitez maxim 120 km/h), cu sarcin de 3000 kg simplu i 2725 kg jumelat, corespunznd respectiv indicilor capacitii de sarcin de 146 i 143 (tabelul A.2.2);

poate fi montat fr camer de aer (Tubeless);

aparine tipului de zpad (M+S); este fabricat n a douzeci i cincea sptmn a anului 1977; trebuie s fie umflat la presiunea de 620 kPa pentru ncercrile de anduran sarcin/vitez, al crei indice PSI este 90 (tabelul A.2.3).Razele roii echipate cu o astfel de anvelop se calculeaz ca i n cazul exemplului 1. Astfel:

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3 mm;

mm;

mm._1143388646.unknown

_1143388719.unknown

_1143389493.unknown

_1143389569.unknown

_1143389586.unknown

_1143389593.unknown

_1143389600.unknown

_1144512988.unknown

_1143389597.unknown

_1143389591.unknown

_1143389575.unknown

_1143389579.unknown

_1143389573.unknown

_1143389542.dwg

_1143389566.unknown

_1143389504.unknown

_1143388820.unknown

_1143388822.unknown

_1143388823.unknown

_1143388821.unknown

_1143388734.unknown

_1143388818.unknown

_1143388819.unknown

_1143388816.unknown

_1143388817.unknown

_1143388815.unknown

_1143388725.unknown

_1143388683.unknown

_1143388707.unknown

_1143388712.unknown

_1143388690.unknown

_1143388660.unknown

_1143388682.unknown

_1143388648.unknown

_1143388010.dwg

_1143388196.unknown

_1143388638.unknown

_1143388640.unknown

_1143388626.unknown

_1143388634.unknown

_1143388567.dwg

_1143388177.unknown

_1143388178.unknown

_1143388142.unknown

_1143386797.unknown

_1143386943.unknown

_1143386948.unknown

_1143386942.unknown

_1120847026.unknown

_1143386764.unknown

_1143386796.unknown

_1122114269.unknown

_1143386760.unknown

_1122104729.unknown

_1120845194.unknown

_1120845210.unknown

_1120837171.unknown