Capitolul 1: Calculul tractiunii si determinarea performantelor dinamice

1.1 Determinarea raportului de transmisie al transmisiei principale si definitivarea lui prin raport de numere intregi de dinti

Determinarea valorii raportului de transmitere al transmisiei principale (i0) se face din condiţia ca automobilul impus prin temă să atinga viteza maximă la deplasarea sa în treapta cea mai rapidă a schimbătorului de viteze, care este, în general, similară treptei de priza directă.

Deoarece s-a stabilit soluţia de organizare generală “totul fata” înseamnă că autovehiculul va fi dotat cu un schimbător de viteze cu 3 arbori. Se cunoaşte relaţia:

V max=0.377 ∙r r ∙ nVmaxi0 ∙ iSN

, [km/h] (1.1)

din care rezultă formula raportului de transmitere al transmisiei principale:

(i0 )❑=0.377 ∙rr ∙ nVmaxiSN ∙V max

, [ - ] (1.2)

în care se cunosc: rr=0. 35 m, Vmax= 160km/h, iSN = iS5 = 1 (conform valorilor existente la modelele preferenţiale) nVmax – turaţia de viteză maximă care se calculează cu formula,nVmax=ζ ∙ nP, [rot/min] (1.3)Aşadar, se determină: nVmax=0.95 ∙4100=3895 rot /min

Rezultă: (i0 )❑=0.377 ∙0.35 ∙38951·160

=3,32.

Se observă că (i0 )❑<7, deci se adoptă o transmisie principală simplă pentru

care:

i0=zcz p

, (1.4)

unde, zc reprezintă numărul de dinţi ai coroanei,

zp – numărul de dinţi ai pinionului.

La transmisia principala simpla , se alege numarul de dinti corespunzatori unei roti dintate cilindrice : zpmin= 14 dinti .

Din relaţia (1.4) rezultă:zc=(i0) ·zp=3.32·14= 46.48

Se alege numărul de dinţi ai coroanei: zc=47, apoi se recalculează raportul de transmitere efectiv al transmisiei principale, rezultând:

i01= 4714

= 3.35

Se determină încă două rapoarte efective, i02 si i03 , prin modificarea numărului de dinţi ai coroanei sau ai pinionului de atac ţinând cont ca abaterea valorii rapoartelor efective alese nu trebuie sa depăşească ±5% fata de cea predeterminata.

i02= 4614

= 3.28

i03= 4814

= 3.42

Se observă că valorile obţinute pentru rapoartele efective i01,i02 si i03 sunt foarte apropiate de raportul de transmitere al transmisiei principale predeterminat (i0)pred şi astfel abaterea este mai mică de ±5%. Se dă următoarea formulă:

Pr=ηt ∙ Pemax [α ' (2,6525 i0∙ iskr r ∙ nP)V +β ' (2,6525 i0 ∙ iskrr ∙nP

)2

V2

−γ '(2,6525 i0 ∙iskrr ∙ nP)3

V3] (1.5)

în care isk= iSN = iS5 = 1.

Se întocmeşte următorul tabel:Tabel 1.1 Centralizarea valorilor puterii la roată pentru diferite rapoarte de transmitere ale transmisiei principaleV [km/h] Prez Pr1 Pr2 Pr3

0 0 0 0 010 1 2,1477596 2,2478204 2,69351620 3 7,1114645 7,475421 8,52315430 4 14,494382 15,248108 17,01667

40 6 23,899779 25,131189 27,7018450 8 34,930922 36,68997 40,106460 11 47,191079 49,489758 53,7581370 15 60,283516 63,095859 68,1847880 19 73,811501 77,073579 82,9141290 24 87,378302 90,988226 97,4739

100 30 100,58718 104,40511 111,3919110 36 113,04141 116,88953 124,1958120 45 124,34426 128,00679 135,4135130 54 134,09899 137,32221 144,5727140 65 141,90887 144,40109 151,2011150 77 147,37717 148,80873 154,8265160 90 150,10715 150,11045 154,9767

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 1600

20

40

60

80

100

120

140

160

180

PrezPr1Pr2Pr3

V [km/h]

Prez

, Pr1

, Pr2

, Pr3

[kW

]

1.2. Determinarea raportului de trasmisie al treptei 1 al SV si verificarea lui

Raportul de transmitere al primei trepte a schimbătorului de viteze se va determina distinct din următoarele condiţii:

Învingerea pantei maxime, impusă prin temă;Deplasarea in palier, pe drum modernizat, cu o viteză minimă stabilita;Solicitarea ambreiajului la cuplare, la pornirea de pe loc.

Se pune condiţia ca urcarea pantei maxime, pmax , să se facă cu viteză constantă redusă.Din bilanţul de tracţiune se obţine relaţia:

is1=Ψmax ∙Ga ∙ rdMmax ∙i0 ∙η t

(1.6)

în care rezistenţa specifică maximă a drumului (Ψmax¿ se calculează cu formula:

Ψmax=f (0 ) ∙cos α pmax+sin α pmax (1.7)

unde α pmax=arctg( pmax) (1.8) Înlocuind cu valori se obtine:

α pmax=arctg (0.38 )=0.36Ψmax=0,0161 ∙cos0.36+sin 0.36=0.285 Rezultă raportul de transmitere al primei trepte a schimbătorului de viteze:

iS1= = 0.285∗29000∗0,35330∗3,32∗0,9 = 3,88

1.2.2 Determinarea lu is1 din condiţia de viteză minimă stabilită Se are în vedere regimul uniform de mişcare pe un drum modernizat în palier. Dacă se consideră viteza minimă Vmin= 6 km/h. Valoarea raportului de transmitere este dată de relaţia:

is1=0.377 ∙nmin ∙ rri0 ∙V min

(1.9)

rezultând:

is1=0.377 ∙800∙0.353.32∙6

=5.29

Se alege raportul de transmitere al primei trepte a schimbatorului de viteze obţinut din condiţia de viteza minima , întrucat are valoarea cea mai mare. Asfel, raportul de transmitere al primei trepte este: is1=5.29

1.3. Etajarea SV in progresie geometrica si trasarea diagramei fierastrau

Schimbătorul de viteză cu trepte este caracterizat, din punct de vedere cinematic, prin numărul de trepte(etaje) si rapoartele de transmitere. Raportul de transmitere maxim, stabilit în concordanţă cu cele arătate anterior, reprezintă raportul de transmitere al primei trepte, is1. Raportul de transmitere la care se realizează viteza maximă impusă prin tema de proiectare, isn , este stabilit odată cu predeterminarea şi definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principale. El corespunde fie ultimei trepte, fie penultimei trepte, atunci când există treaptă de supraviteză(economică).

1.3.1. Determinarea numărului minim de trepte

Se va folosi etajarea treptelor după criteriul aceluiaşi interval de turaţii al motorului în fiecare treaptă. Avantajul important al etajării după criteriul aceluiaşi interval de turaţii este că el impune numărul minim de trepte. Orice alt criteriu va conduce la un număr mai mare de trepte.

Conform acestui criteriu pentru determinarea numărului minim de trepte se va folosi formula :

Nmin=lnis1isn

+lnnmaxnM

lnnmaxnM

(1.11)

unde : N - numarul minim de trepte ;is1=5.29 - raportul de transmitere al primei trepte din schimbătorul de viteze ; isn=1 - raportul de transmitere al treptei corespunzătoare celei de priză directă ; n’ , n’’ – capetele plajei de turaţii între care o să funcţioneze motorul , în fiecare

treaptă. Având în vedere că în specificaţiile motorului sunt date nmin = 800 rot/min si nmax

= 4100 de rotatii pe minut , vom alege n’ > nmin si n’’ < nmax . Alegem astfel n’ = 900 rot/min si n’’ = 4000 rot/min .

Se poate calcula cu formula 1.11 : N ≥ 5.17, ceea ce înseamnaă că numărul minim de trepte pentru schimbătorul de viteze ar fi N = 6 trepte .

1.3.2. Determinarea rapoartelor în fiecare treaptă

Putem determina raportul de transmitere în fiecare treaptă conform [2] folosind formula :

isj=

unde : isj – raportul de transmitere pentru treapta “ j ” ;N – numărul de trepte ;

Valorile rapoartelor de transmitere pentru fiecare treaptă de viteză a schimbătorului sunt centralizate în tabelul 1.2.

Tabel 1.2. Rapoartele de transmitereNumărul treptei 1 2 3 4 5 6Raport de transmitere 5.29 3.64 3.04 2.2 1.55 0.98

1.3.3.Trasarea diagramei fierăstrău

Pentru etajarea S.V. în progresie geometrică se porneşte de la faptul că motorul funcţionează cuplat cu schimbătorul de viteze într-o treaptă având două turaţii comune tuturor treptelor, nmin si nmax.

Rapoartele de transmitere sunt: is1=5.29is2=3.64is3=3.04is4=2.2is5=1,55is6=0.98

Pentru determinarea vitezei în fiecare treaptă se aplică formula:

V ' j=0.377⋅rr⋅n '

i0⋅isj(1.13)

V '' j=0 .377⋅r r⋅n ''

i0⋅isj(1.14)

VI=6...30 [km/h]

VII=11...43 [km/h]

VIII=14...54 [km/h]

VIV=19...74 [km/h]

VV=26...105 [km/h]

VVI=41...160 [km/h]

0 900 40000

20

40

60

80

100

120

140

160

180

IIIIIIIVVVI

n [rpm]

V [k

m/h

]

Fig 1.2 Trasarea diagramei fierăstrău

Centralizând aceste valori obţinute se trasează diagrama fierăstrău. La schimbarea într-o treaptă superioară se observă faptul că există acoperire între două trepte, motorul nu mai ajunge în zona de instabilitate.

Intervalul cel mai mare este în ultima treaptă corespunzătoare etajării în progresie geometrică. Această proprietate a etajării în progresie geometrică este avantajoasă întrucât funcţionarea cu treaptă superioară de viteză cuplată asigură un consum mai redus de combustibil. Datorită intervalului mare al vitezelor în aceste trepte utilizarea lor este mai îndelungată.