Cap 02-Parametrii Principali

Exras din DINAMICA AUTOVEHICULELOR- Îndrumar de proiectare, Editura Universităţii din Piteşti, 2004 Autori Stefan TABACU, Ion TABACU, Tiberiu MACARIE, Elena NEAGU

2

PARAMETRII CONSTRUCTIVI AI AUTOVEHICULELOR

Parametrii constructivi fac parte din calităţile tehnice generale ale autovehiculului care determină gradul de adaptare al acestora la cerinţele de utilizare în condiţii optime de siguranţă, confort şi eficienţă economică.

Construcţia autovehiculului se defineşte prin: - soluţia de organizare generală, organizarea transmisiei, a

sistemelor şi amenajarea interioară; - dimensiunile geometrice de gabarit şi ale capacităţii de trecere; - masa şi capacitatea de încărcare; - roţile autovehiculului.

Cu elementele constructive ce rezultă din acest capitol şi din capitolul anterior, se vor întocmi -recomandat la scara 1:10 – desenele „Vedere generală” şi „Amenajare interioară”.

2.1. Soluţia de organizare generală, organizarea transmisiei, a sistemelor şi amenajarea interioară

Funcţie de tipul şi destinaţia autovehiculului definite prin tema de proiectare,

ţinând seama de autovehiculele similare considerate în studiul soluţiilor similare şi având în vedere tendinţele de dezvoltare, se adoptă soluţia de organizare generală a autovehiculului, soluţia de organizare a transmisiei, a sistemelor şi amenajarea interioară.

Elementele adoptate trebuie să reflecte avantajele soluţiilor, prin evidenţierea calităţilor conferite autovehiculului.

2.2. Dimensiuni principale şi ale capacităţii de trecere

Pentru un autovehicul aflat în faza proiectării, alegerea parametrilor geometrici trebuie să aibă în vedere construcţiile existente şi recomandările standardizate pentru dimensiunile interioare.

Dimensiunile geometrice care definesc construcţia unui autovehicul corespund recomandăriulor prezentate în paragraful 1.4.

Orientarea supra dimensiunilor exterioare, funcţie de tipul şi destinaţia autovehiculului, poate fi făcută fie prin utilizarea valorilor medii ale criteriilor de analiză comparativă pentru dimensiunilor geometrice ale autovehiculelor din segmentul de autovehicule similare, fie prin alegerea din gama de autovehicule similare considerate în analiza comparativă a unui model considerat drept

CAPACITATEA DE AUTOPROPULSARE A AUTOVEHICULELOR RUTIERE


2

reprezentativ. Alegerea valorilor pentru dimensiunile principale trebuie să fie în concordanţă cu dimensiunile volumelor utile:

- compartimentul pentru persoane; - compartimentul pentru bagaje (se recomandă un volum util

cuprins între 50-80 dm3 pentru bagajul unei persoane);

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

- compartimentul pentru transportul bunurilor materiale Se recomandă adaptarea dimensiunilor după cele autovehiculelor

existente, cu reconsiderarea recomandărilor cuprinse în anexlere referite în paragraful 1.4.

2.3. Masa autovehiculului

Masa autovehiculului (ma) face parte din parametrii generali ai acestuia şi reprezintă suma dintre masa utilă (mu) şi masa proprie (m0). 2.3.1. Masa utilă Reprezintă o caracteristică constructivă esenţială a autovehiculului, prin ea caracterizându-se posibilităţile de utilizare a acestuia. Masa utilă este determinată de capacitatea de încărcare a autovehiculului, prevăzută prin tema de proiectare sau adoptată funcţie de tipul autovehiculului, în concordanţă cu capacitatea de încărcare a tipurilor similare. Capacitatea de încărcare se precizează de regulă prin numărul de locuri la autovehiculele pentru transportul persoanelor şi prin sarcina utilă transportată la autovehiculele pentru transportul de bunuri. În conformitate cu STAS 6926/1-90, la determinarea masei utile se vor considera următoarele:

- masa personalului de serviciu permanent la bord: 75 kg; - masa unui pasager: 68 kg; - masa bagajului pentru un pasager: 7 kg la autoturisme şi

autobuze urbane, 20 kg la autobuze urbane, 25 kg la autobuze turistice.

Pe baza acestor recomandări, masa utilă se determină pentru faza de proiectare funcţie de capacitatea de încărcare şi normele STAS, cu următoarele relaţii: -pentru autovehiculele destinate transportului de bunuri:

incu mN75m [kg], (2.1)

unde: N – numărul de locuri în cabină; minc – masa încărcăturii transportate; -pentru autoturisme:

bsu mN)768(m [kg], (2.2)

unde: N – numărul de locuri din autoturism;

Parametrii constructivi ai autovehiculelor


3

mbs – masa bagajului suplimentar (dacă nu se precizează prin temă, se adoptă în limitele 50-200 kg); - pentru autobuze urbane:

)2N1N()768(75um [kg], (2.3)

unde: N1 – numărul de locuri în picioare; N2 – numărul de locuri pe scaune; Numărul total de locuri (N) trebuie să fie (conform regulamentului R. 36 ECE – ONU):

Q/)VX75100PVPT(S/SNN sp12 (2.4)

unde: N2 - număr de locuri pe scaune; S1 - suprafaţa disponibilă pentru călătorii în picioare [m

2] (numai pentru

autovehiculele din clasele I şi II), care se calculează, scăzând din suprafaţa totală disponibilă pentru pasageri, suprafaţa tuturor părţilor care nu sunt accesibile unui călător în picioare, când toate scaunele sunt ocupate şi spaţiul de 30 cm din faţa fiecărui scaun;

Ssp - suprafaţa necesară pentru un călător în picioare [m2/călător] (tabelul

2.1); PT - masa totală maximă constructivă [kg];

PV - masa proprie în stare de mers [kg] (fără ocupanţi sau încărcătură, dar cu combustibil, lichid de răcire, ulei, scule şi roată de rezervă), la care se adaugă o masă de 75 kg, corespunzătoare conducătorului auto şi o masă de 75 kg pentru echipaj (în cazul în care autovehiculul este prevăzut cu un scaun pentru echipaj);

VX - suprafaţa totală disponibilă pentru transportul bagajelor pe acoperiş [m

2];

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

Tabelul 2.1. Valori pentru masa unui călător (Q) şi suprafaţa necesară

unui călător în picioare (Ssp) pentru fiecare clasă de autovehicule

Clasa Q [kg] Ssp

[m2/călător]

Clasa I 68 0,125

Clasa II 71 (cuprinde un bagaj de mână de

3 kg)

0,15

Clasa III 71 (cuprinde un bagaj de mână de

3 kg)

Autovehiculele din această clasă nu sunt amenajate pentru transport de călători în picioare

- pentru autobuze interurbane:

N)2068(75mu [kg], (2.5)

unde: N – numărul de locuri; -pentru autobuze turistice:

N)2568(275mu [kg]. (2.6)



4

2.3.2. Masa proprie Este o mărime ce caracterizează construcţia autovehiculului şi este determinată de suma maselor tuturor sistemelor şi subsistemelor componente, când autovehiculul se află în stare de utilizare. 2.3.2.1. Autoturisme În cazul autoturismelor, metoda recomandată pentru alegerea masei proprii constă în adoptarea ei pe baza maselor proprii ale tipurilor similare, avându-se în vedere tendinţele de dezvoltare, care vizează utilizarea unor soluţii constructive şi materiale cu mase proprii reduse (mase plastice, materiale compozite, oţeluri de înaltă rezistenţă, suprafeţe mari vitrate cu geamuri superuşoare - duplex, triplex, etc.). 2.3.2.2. Autovehicule destinate transportului de bunuri O primă metodă recomandată constă în adoptarea masei proprii funcţie de masele proprii ale tipurilor similare din studiul cuprins în capitolul 1. Un criteriu de apreciere al calităţii construcţiei autovehiculului îl reprezintă

coeficientul de utilizare a greutăţii ( G ), definit ca raport dintre masa proprie (m0) şi

masa utilă (mu).

u

0G

m

m (2.7)

El are însemnătate mai ales pentru autocamioane şi autotrenuri. În general, coeficientul de utilizare a greutăţii scade odată cu mărirea capacităţii de transport, exprimată prin sarcina utilă (fig.2.1).

0,54 8 12

0,75

1,0

1,25

160

u

m [*10³ kg]u

Fig.2.1. Curba variaţiei coeficientului de utilizare a greutăţii funcţie de masa utilă



5

Progresul tehnic în construcţia de autocamioane şi autoturisme este pus în evidenţă şi de valorile mici ale acestui coeficient, care se realizează prin reducerea masei proprii în condiţiile unor mase utile cât mai mari, fără urmări negative asupra duratei de funcţionare a autovehiculului. Autovehiculele actuale cu masa proprie cuprinsă între 3000-5000 kg au

coeficientul de utilizare a greutăţii G = 1,00, iar cele cu masa proprie între 5000-

10000 kg au coeficientul de utilizare a greutăţii G = 0,70-0,85. La autovehiculele

cu remorci sau semiremorci G = 0,60-0,75.

Pe baza celor de mai sus, se adoptă, funcţie de masa utilă, coeficientul de

utilizare a greutăţii G , obţinându-se pentru masa proprie valoarea:

uG0 mm [kg]. (2.8)

2.3.2.3. Autobuze Ca şi în cazurile precedente, o primă posibilitate de apreceiere a masei proprii a autobuzelor o reprezintă alegerea ei în concordanţă cu masele proprii ale autobuzelor avute în vedere la studiul soluţiilor similare (cap.1). O altă posibilitate de determinare a masei proprii constă în adoptarea de valori medii funcţie de recomandările din literatura de specialitate. Funcţie de lungimea autobuzului, deteminată în capitolul 1.4.2 şi de destinaţie, în 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]

Tipul Masa proprie a unui metru de lungime

[kg]

7 Clasa I 520

Clasa II 530

Clasa III 535

7 - 9 Clasa I 560

Clasa II 580

Clasa III 620

9 - 10,5 Clasa I 625

Clasa II 642

Clasa III 782

10,5 - 14 Clasa I 650

Clasa II 675

Clasa III 720

14 - 17 Clasa I 650

Faţă de masele determinate mai sus, se determină greutatea automobilului (Ga), greutatea utilă (Gu) şi greutatea proprie (G0) cu relaţiile:

aa m10G [N]; (2.9)

uu m10G [N]; (2.10)



6

00 m10G [N]. (2.11)

unde s-a considerat acceleraţia gravitaţională egală cu 10 m/s2.

2.4. Centrul de masă şi coordonatele centrului de greutate Masa autovehiculului se consideră aplicată în centrul de masă (centrul de greutate), situat în planul vertical ce trece prin axa longitudinală de simetrie a autovehiculului. Poziţia centrului de masă se apreciază (fig.2.2) prin coordonatele longitudinale a şi b şi înălţimea hg (STAS 6926/2-78).

L

a b

1G2G

G a

c g

hg

Fig.2.2. Coordonatele centrului de masă

În faza de proiectare a autovehiculului, alegerea poziţiei centrului de masă se poate face prin mai multe metode şi anume:

utilizarea de valori în concordanţă cu valorile coordonatelor centrului de masă al autovehiculelor considerate în studiul soluţiilor similare;

utilizarea de valori medii după datele oferite de literatura de specialitate. Astfel de valori sunt indicate în tabelul 2.3.

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

Parametrul Starea Tipul autovehiculului

Autoturism Autobuz Autocamion Autotractor

L

a

Gol 0,45–0,54 0,5–0, 65 0,46–0,55 0,61 – 0,67

Încărcat 0,49–0,55 0,5–0,68 0,6–0,75

L

hg

Gol 0,16–0,26 - 0,21–0,268 0,31 – 0,4

Încărcat 0,165–0,26 0,23-0,285 0,3–0,38

Faţă de valorile recomandate în tabelul 2.3, trebuie avute în vedere şi

următoarele aspecte:



7

- autoturismele de tipul „totul faţă” au centrul de greutate deplasat

spre puntea din faţă. Pentru ele se recomandă 5,0/ La ;

- autobuzele şI autocamioanele cu roţi simple la puntea din spate se realizează cu o distribuţie cât mai uniformă a masei totale de-a

lungul şasiului. În acest caz, se recomandă 5,0L/a . În celelalte

cazuri (majoritare) în stare încărcată L/a se adoptă spre limita

superioară, recomandată în tabelul 2.3; determinarea analitică a coordonatelor centrului de masă

Pentru aplicarea acestei metode, funcţie de organizarea generală a autovehiculului şi amenajarea interioară, se apreciază faţă de axa punţii din faţă a autovehiculului coordonatele centrului de greutate ale subansamblurilor autovehiculului. Dacă mi este masa unui subansamblu situat la distanţa ai de axa

punţii faţă şi înălţimea hi faţă de sol, pentru toate componentele n1i ale autovehiculului, se obţin pentru centrul de greutate coordonatele:

a

ii

i

ii

m

am

m

ama ; (2.12)

aLb ; (2.13)

a

ii

i

ii

gm

hm

m

hmh . (2.14)

Pentru toate subansamblurile cu centrul de masă situat în faţa punţii faţă,

coordonata 0ai . Pentru aprecierea maselor subansamblurilor constructive ale

autovehiculului se pot utiliza valori corespunzătoare construcţiilor existente sau valori medii recomandate în literatura de specialitate (tabelul 2.4).

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

Denumirea agregatului mi/m0 [%]

Motor echipat cu ambreiaj şi cutie de viteze 12,6 – 16,0

Ambreiaj 0,3 – 0,7

Cutie de viteze 2,5 – 5, 0

Transmisie cardanică 1,0 – 1,4

Punte spate 11,0 – 16,0

Punte faţă 1,5 – 3,5

Suspensie faţă 1,5 – 3,5

Suspensie spate 5,5 – 8,0

Roţi 17,0 – 20,0

Ramă 10,0 – 15, 0

Platformă 11,0 – 16,0

Cabină 5,0 – 14,0

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



8

i0

i

G

G0

a

i0

i

am

m

1m

m

am

m

a ; (2.15)

aLb ; (2.16)

i0

i

G

G0

a

i0

i

g hm

m

1m

m

hm

m

h . (2.17)

Masa autovehiculului se transmite căii prin intermediul punţilor. Pentru autovehiculele cu două punţi, masele ce revin punţilor sunt (fig.2.2):

a1 mL

bm ; (2.18)

a2 mL

am , (2.19)

respectiv greutăţilor:

a1 GL

bG ; (2.20)

a2 GL

aG . (2.21)

Masa admisă pe punte este limitată de distanţa dintre punţi şi de calitatea

drumului. În cazul drumurilor cu îmbrăcăminte tare, masa admisă pe punte nu poate depăşi 10000 kg pentru punţi situate la distanţe mai mici de 3 m şi 9000 kg pentru punţi care au între ele mai mult de 3 m.

Funcţie de masa repatizată punţilor se poate determina masa ce revine unui pneu.

Astfel: - pentru pneurile punţii din faţă:

2

mm 1

p1, (2.22)

- pentru pneurile punţii spate:

n

mm 2

p2. (2.23)

unde n – numărul de pneuri ale punţii spate.

Valorile 1pm şi

2pm astfel determinate condiţionează împreună cu viteza

maximă a autovehiculului tipul pneurilor folosite şi caracteristicile de utilizare.

2.5. Alegerea pneurilor Pneul reprezintă partea elastică a roţii şi este formată din anvelopă şi cameră

de aer.



9

Alegerea tipului de pneu ce urmează să echipeze autovehiculul proiectat are în vedere tipul, destinaţia şi condiţiile de exploatare ale autovehiculului. Funcţie de acestea, se determină din cataloage de firmă sau standarde simbolul anvelopei, faţă de care se pot determina sau stabili direct din tabele mărimile necesare calculului dinamic (anexa 2). Categoriile de viteze rezultă din figura 2.1, lista simbolurilor indicilor capacităţii de sarcină este prezentată în tabelul A.2.2, iar raportul dintre indicele de presiune şi unităţile de presiune în tabelul A.2.3..

Datele despre anvelope sunt normalizate prin: - regulamentul R.30 ECE – ONU (pentru autovehicule şi remorci) –

specificarea mărimilor şi dimensiunilor principale ale anvelopelor europene (tabelele A.2.4 –A.2.9);

- regulamentul R.54 ECE – ONU (pentru autovehicule utilitare şi remorcile lor) - indicativele şi cotele de gabarit ale pneurilor europene (tabelele A.2.10- A.2.30), variaţia sarcinii în funcţie de viteză (tabelul A.2.31);

- STAS-urile pentru anvelopele de fabricaţie românească:

STAS 626-80 – Anvelope în construcţie diagonală balon, superbalon şi secţiune joasă;

STAS 8485-80 – Anvelope în construcţie diagonală pentru autocamioane, autobuze, troleibuze şi remorci auto;

STAS 9090-80 – Anvelope în construcţie radială pentru autoturisme;

STAS 9393-86 – Anvelope în construcţie diagonală pentru autoturisme de teren şi autoutilitare de transport.

Pentru anvelopele cu acelaşi simbol, dar cu construcţii diferite după destinaţie, alături de simbol se înscrie şi destinaţia.

Alegerea pneului se face după următoarea metodologie: - se detremină greutatea ce revine roţilor din spate şi din faţă; - se aleg pneurile ce satisfac condiţia de viteză maximă; - funcţie de dimensiunile pneurilor utilizate la tipurile similare, se

orientează asupra dimensiunilor roţii; - se alege tipul pneului; - se alege presiunea de utilizare pentru satisfacerea condiţiilor de

greuate pe roată; La alegerea pneului, se au în vedere următoarele aspecte:

- pentru asigurarea unei bune confortabilităţi, puntea faţă trebuie să fie caracterizată de o elasticitate mai mare decât puntea spate. La obţinerea elasticităţii sporite a punţii faţă contribuie şi utilizarea presiunii interioare a aerului din pneu, mai mică în faţă decât în spate;

- prin reducerea presiunii aerului din pneu la roţile faţă, se reduce şi rigiditatea laterală a pneului, astfel că prin sporirea deviaţiilor laterale se favorizează imprimarea unui caracter constructiv de subvirare caracterizat de tendinţa de autostabilizare pe traiectorie rectilinie.

Funţie de anvelopa aleasă, standardele dau indicaţii asupra dimensiunilor principale.



10

Pentru calculele de dinamica autovehiculului este necesară cunoaşterea razei de rulare, care se apreciază analitic funcţie de raza nominală a roţii şi un coeficient de deformare:

0r rr , (2.24)

unde: r0 – raza roţii libere determinată după diametrul exterior precizat în STAS; - coeficient de deformare, care depinde de presiunea interioară a aerului

din pneu şi are valorile:

935,093,0 - pentru pneurile utilizate la presiuni mai mici de 600

kPa (6 bari);

95,0945,0 - pentru pneurile utilizate la presiuni mai mari de 600

kPa (6 bari). Dacă standardul precizează mărimea circumferinţei de rulare, atunci raza de

rulare se calculează cu relaţia:

2

Lr rr , (2.25)

unde Lr este circumferinţa de rulare citită în standard. Pentru calcule aproximative se poate considera raza liberă egală cu raza nominală:

n0 rr . (2.26)

Raza nominală are expresia:

2

Drn , (2.27)

unde: D – diametrul exterior (nominal) al anvelopei (fig.2.3). d – diametrul interior al anvelopei;

H – înălţimea profilului; B – lăţimea profilului (balonajul).

H2dD . (2.28)



11

D dH

H

r 0

Fig.2.3. Dimensiunile principale ale anvelopelor

Exemple de scheme de inscripţionare a anvelopelor: 1) 185/70 R 14 89/T TUBELESS M+S (R.30 ECE – ONU)

Este definită astfel o anvelopă care: - are lăţimea profilului (balonajul) de 185 mm;

- are un raport nominal de aspect B

H100 de 70;

- are structură radială (R); - are diametrul interior sau diametrul exterior al jantei pneului de 14

inch sau ţoli, adică 356 mm (1 inch = 25,4 mm); - are o capacitate de sarcină de 580 kg, care corespunde indicelui

capacităţii de sarcină 89 (tabelul A. 2.2); - aparţine categoriei de viteză T - viteză maximă 190 km/h (tabelul

A.2.1); - poate fi montată fără cameră de aer (Tubeless); - aparţine tipului de zăpadă (M+S).

Înălţimea profilului anvelopei, H, se determină din expresia raportului nominal de aspect:

H54,0185

H100

B

H10070 ;

13062,12954,0

70H mm.



12

Conform relaţiei (2.28):

6166,61513024,2514D mm.

Rezultă, conform (2.27):

3082

616

2

Drr 0n mm.

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

143

(R.54 ECE – ONU) Aceste inscripţii definesc o anvelopă care:

- are lăţimea profilului (balonajul) de 250 mm;

- are un raport nominal de aspect B

H100 de 70;

- are structură radială (R); - are diametrul interior sau diametrul exterior al jantei pneului de 20

inch sau ţoli, deci de 508 mm (1 inch = 25,4 mm); - are o sarcină de 3250 kg – simplu - şi 2900 kg - jumelat,

corespunzând indicilor capacităţii de sarcină 149 şi 145 (tabelul A.2.2);

- aparţine categoriei de viteză J - viteză maximă 100 km/h (tabelul A.2.1);

- poate să fie utilizată de asemenea în categoria de viteză L (viteză maximă 120 km/h), cu sarcină de 3000 kg – simplu – şi 2725 kg – jumelat, corespunzând respectiv indicilor capacităţii de sarcină de 146 şi 143 (tabelul A.2.2);

- poate fi montată fără cameră de aer (Tubeless); - aparţine tipului de zăpadă (M+S); - este fabricată în a douăzeci şi cincea săptămână a anului 1977; - trebuie să fie umflată la presiunea de 620 kPa pentru încercările

de anduranţă sarcină/viteză, al cărei indice PSI este 90 (tabelul A.2.3).

Razele roţii echipate cu o astfel de anvelopă se calculează ca şi în cazul exemplului 1. Astfel:

H4,0250

H100

B

H10070 175

4,0

70H mm;

85817524,2520D mm;

4292

858

2

Drr 0n mm.



13

Cap 02-Parametrii Principali

Documents

Transcript of Cap 02-Parametrii Principali