proiect Dinamica Autovehiculelor- Facultate de mecanica
103
Proiect [Type the document title] Îndrumător : Prof.univ.dr.ing. Cezar Oprișan Anul universitar 2014-2015 Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea De Mecanică
-
Upload
cezar-balaei -
Category
Documents
-
view
186 -
download
19
description
Masele autovehiculului sunt:a) Masa proprie a autovehiculului “M0”,careia ii corespunde greutatea proprie “G0” – reprezinta masa vehiculului carosat fara incarcatura, gata de drum cu 90% din carburant si conducatorului auto (75 kg).M0=1235.4 [kg]G0=M0*g=12106.92 [N]b) Masa totala admisibila “Ma”, careia ii corespunde greutatea totala maxima admisibila “Ga” – reprezinta masa propriea autovehiculului la care se adauga masa maxima a incarcaturii stabilita de constructor.Ma=1735.4 [kg]Ga=Ma*g=17006.92 [N]c) Masa totala maxima autorizata, careia ii corespunde greutatea maxima autorizata – reprezinta masa totala maxima a fiecarui tip de autovehicul autorizat pentru circulatia pe drumurile publice conform legislatiei in vigoare. Nu poate depasi masa totala tehnic admisibila prevazuta de constructor.d) Sarcinile pe puntea din fata si pe puntea din spate reprezinta masele ce revin fiecarei punti prin repartizarea masei totale maxime admisibile. Acestora le corespund greutatile pe puntea din fata “G1” si pe puntea din spate “G2”.Masa autovehiculului se considera aplicata in centrul de masa( centrul de greutate ) , situat in planul vertical ce trece prin axa longitudinala de simetrie a autovehiculului. Pozitia centrului de masa se apreciaza prin coordonatele longitudinale “a” si “b” si inaltimea “hg”(STAS6926/2-78).In faza de proiectare a autovehiculului, alegerea pozitiei centrului de masa se poate face prin mai multe metode:
Transcript of proiect Dinamica Autovehiculelor- Facultate de mecanica
`
Proiect
Îndrumător : Prof.univ.dr.ing. Cezar Opri anș
Studen i: Bala ei Cezarț ș Chiriac Bogdan
Grupa: 8404
0Anul universitar 2014-2015
Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi
Facultatea De Mecanică
`
Cuprins
1. Greutatea si capacitatea de incarcare a autovehiculului…………………………….12.Alegerea pneurilor…………………………………………………………………...33.Alegerea randamentului transmisiei..........................................................................44.Rezistenta la rulare....................................................................................................55.Calculul rezistentei la rulare......................................................................................66.Rezistenta aerului.....................................................................................................127.Rezistenta la panta...................................................................................................138.Trasarea caracteristicii de turatie exterioara a motorului.........................................149.Determinarea raportului de transmitere al transmisiei principale............................1810.Determinarea rapoartelor de transmitere ale cutiei de viteze.................................1911.Determinarea rapoartelor de transmitere a cutiei de viteze in celelalte trepte........2112.Caracteristica de tracţiunea si de putere a autovehiculelor.................................2413.Bilanţul de tracţiune al autovehiculului.................................................................3114.Bilanţul de putere al autovehiculului.....................................................................3415.Caracteristica dinamică a autovehiculelor...........................................................3616.Determinarea vitezei maxime................................................................................4017.Rezistenţa totală maximă a drumului……………………………………………..4418.Determinarea pantei maxime……………………………………………………...4419.Diagrama acceleratiilor autovehiculelor................................................................4620.Timpul si spatiul de demarare al autovehiculelor…………………………………5121.Parametrii capacitatii de franare ai autovehiculelor..............................................6822.Stabilitatea miscarii autovehiculelor cu roti………………………………………6923.Determinarea consumului de combustibil pentru autovehiculul...........................74
1
`
Greutatea si capacitatea de incarcare a autovehiculului
Masele autovehiculului sunt:
a) Masa proprie a autovehiculului “M0”,careia ii corespunde greutatea proprie “G0” – reprezinta masa vehiculului carosat fara incarcatura, gata de drum cu 90% din carburant si conducatorului auto (75 kg).
M0=1235.4 [kg]
G0=M0*g=12106.92 [N]
b) Masa totala admisibila “Ma”, careia ii corespunde greutatea totala maxima admisibila “Ga” – reprezinta masa propriea autovehiculului la care se adauga masa maxima a incarcaturii stabilita de constructor.
Ma=1735.4 [kg]
Ga=Ma*g=17006.92 [N]
c) Masa totala maxima autorizata, careia ii corespunde greutatea maxima autorizata – reprezinta masa totala maxima a fiecarui tip de autovehicul autorizat pentru circulatia pe drumurile publice conform legislatiei in vigoare. Nu poate depasi masa totala tehnic admisibila prevazuta de constructor.
d) Sarcinile pe puntea din fata si pe puntea din spate reprezinta masele ce revin fiecarei punti prin repartizarea masei totale maxime admisibile. Acestora le corespund greutatile pe puntea din fata “G1” si pe puntea din spate “G2”.
Masa autovehiculului se considera aplicata in centrul de masa( centrul de greutate ) , situat in planul vertical ce trece prin axa longitudinala de simetrie a autovehiculului. Pozitia centrului de masa se apreciaza prin coordonatele longitudinale “a” si “b” si inaltimea “hg”(STAS6926/2-78).
In faza de proiectare a autovehiculului, alegerea pozitiei centrului de masa se poate face prin mai multe metode:
2
`
b) Utilizarea de valori in concordanta cu valorile coordonatelor centrului de masa al autovehiculelor considerate in studiul solutiilor similar;
a) Utilizarea de valori medii dupa datele oferite de literatura de specialitate. Astfel de valori sunt indicate in tabelul urmator:
Parametru Starea TipulautovehicululuiAutoturism Autobuz Autocamion Autotractor
aL
Gol 0,45-0,54 0,5-0,65 0,46-0,55 0,61-0,67Incarcat 0,49-0,55 0,5-0,68 0,6-0,75
hg
L
Gol 0,16-0,26 - 0,21-0,268 0,31-0,4Incarcat 0,165-0,26 0,23-0,285 0,3-0,38
Figure 1:Coordonatele centrului de masa si repartitia greutailor pe cele doua punti
Masa autovehiculului se transmite căii prin intermediul punților.Pentru autovehicule cu doua punți, masele ce revin punților sunt:
M 1=bL∗M a
= 0.55 * 1665 = 885.054 [kg]
M 2=aL∗M a
= 0.45 * 1665 = 850.346 [kg]respectiv greutățile :
G1=bL∗Ga
= 0.55 * 16333.65 = 8673.5292 [N]
G2=aL∗Ga
= 0.45* 16333.65 = 8333.3908 [N]
3
`
Masa admisă pe punte este limitată de distanța dintre punți și de calitatea drumului. În cazul drumurilor cu îmbracaminte tare, masa admisă pe punte nu poate depăsi 1000 kg pentru punți situate la distanțe mai mici de 3 m și 9000 kg pentru punți care au între ele mai mult de 3 m.
Funcție de masa repartizată punților se poate determina masa ce revine unui pneu.
Astfel:- Pentru pneurile punții din față:
M p 1=M 1
2 = 442.527 [kg]- Pentru pneurile punții spate :
M p 2=M 2
n = 425.173 [kg]unde n – numărul de pneuri ale punțtii spate
Valorile Mp1 și Mp2astfel determinate conditioneaza impreuna cu viteza maxima a autovehiculului, tipul pneurilor folosite si caracteristicile de utilizare.
Alegerea pneurilor
In functie de anvelopa aleasa, standardele dau indicatii asupra dimensiunilor principale.
Pentru calcule de dinamica autovehiculul este necesara cunoasterea razei de rulare, care se apreciaza analiticfunctie de raza nominala a rotii si un coeficient de deformare:
-rr=λ∗r0, unde r0- raza rotii libere determinate dupa diametrul exterior precizat in STAS;
-rr=λ∗r0 = 260.4 [mm]-λ- coeficient de deformare, care depinde de presiunea interioara a aerului
din pneuri are valorile:-λ=0.93−0.935 – pentru penuri utilizate la presiuni mai mici de 600 kPa (6
bari);λ = 0.93
-λ=0.945−0.95−¿pentru pneuri utilizate la presiuni mai mari de 600 kPa (6 bari);
Pentru calcule aproximative se poate considera raza libera egala ci raza nominal:
r0=rn =280 [mm]Raza nominal are expresia :
4
`
rn=D2
=279.55 [mm]
unde: D – diametrul exterior (nominal) al anvelopei (Fig. 2.3);d – diametrul interior al anvelopei = 15” = 355.6 [mm]H – inaltimea profilului = 101.75 [mm]B – latimea profilului (balonajul) = 185 [mm]
D=d+2∗H = 559.1 [mm]
Figure 2: Dimensiunile pneului
Alegerea randamentului transmisiei
Pentru propulsia autovehiculelor puterea dezvoltata de motor trebuie sa fie transmisa rotilor motoare ale acestuia.
Transmiterea fluxului de putere este caracterizata de pierderile datorate fenomenelor de frecare din organele transmisiei.
Experimentarile efectuate au permis sa se determine urmatoarele valori ale randamentelor subansamblurilor componente ale transmisiei ( sunt prevazute numai acele componente care compun autovehiculul de proiectat).
a. Randamentul cutiei de viteze in treapta de priza directa:cv 0.97 0.98 0.98
b. Randamentul transmisiei longitudinale:
5
`
TL 0.990 0.995 0.995
c. Randamentul transmisiei principale0 0.92 0.94 0.94
6
`
Deoarece valoarea globala a randamentului depinde de numerosi factori a caror influenta este dificil de apreciat, in calcule acesta va fi considerat egal cu produsul rapoartelor de transmitere ale componentelor principale ale transmisiei, si trebuie sa se incadreze in intervalele precizate de literatura de specialitate.
ηt=ηCV*ηTL*η0=0.88
Rezistenta la rulareGenerarea rezistentei la rulareRezistenta la rulare, Rr, este o forta de actiune permanenta datorata exclusiv
rostogolirii rotilor pe cale, si este de sens opus sensului de deplasare al automobilului.
Cauzele fizice ale rezistentei la rulare sunt:- Deformarea cu histerezis a pneului;- Frecarile superficiale ale pneului cu calea;- Frecarile din lagarele butucului rotii;- Deformarea caii de rulare;- Percutia dintre elementele benzii de rulare si microneregularitatile caii de
rulare;Intre cauzele amintite mai sus, in cazul autoturismelor-care se deplaseaza pe cai
rigide, netede, aderente- ponderea importanta o are deformarea cu histerezis a pneului.
7
`
Factori care influenteaza rezistenta la rulare.Principalii factori care influenteaza rezistenta la rulare sunt:
- Viteza de deplasare a autovehiculului- Caracteristicile constructive ale pneului- Presiunea interioara a aerului din pneu- Sarcina normala pe pneu- Tipul si starea caii de rulare- Fortele si momentele aplicate rotilorEvaluarea prin experiment a unuia dintre factorii nu este posibila deoarece tori
parametrii de mai sus definesc pneul in timpul rularii sale.
Calculul rezistentei la rulare.
Se constata ca multitudinea de factori amintiti mai sus face dificila determinarea cu exactitate a coeficientului rezistentei la rulare in orice moment al rularii rotii, de aceea apare necesitatea utilizarii unei relatii/seturi de relatii empirice pentru determinarea acestui coeficient. Exprimarea acestora este diversa prin numarul si calitatea marimilor de intrare.
Tabel 1:Valori medii ale coeficientului de rezistenta la rulareNatura caii Starea caii Coef.de rezistenta la rulare
Asfalt sau beton Buna 0.015-0.018
Satisfacatoare 0.018-0.022
Sosea pietruita Buna 0.020-0.025
Sosea pavata Stare buna 0.025-0.030
Cu hartoape 0.035-0.050
Drum cu pamant Uscata-batatorita 0.025-0.035
Dupa ploaie 0.050-0.150
Desfundat 0.100-0.250
Drum cu polei sau gheata 0.0150-0.030
Drum cu zapada Afanata 0.07-0.100
8
`
batatorita 0.030-0.050
Pentru a se studia modul in care rezistenta la rulare influenteaza comportamentul dinamic al autovehiculului de proiectat pentru determinarea coeficientului de rezistenta la rulare se pot folosi diverse relatii empirice de calcul.
Relatia 1. Relatie care pune in evidenta viteza de deplasare a autovehiculului.
fR f0 f01 v f02 v2 f03 v
3
unde:f0=0.013854f01= -2.8664*10-5
f02= -1.8036*10-7
f03= 0
Relatia 2. Relatie care urmareste influenta starii drumului.
fr f0 s hd 108 v
2
λs=4
hd =150
Valorile indicatorului neregularitatii caii in functie de starea caii sunt prezentati in tabelul urmator:
Tabel 2:Valorile indicatorului neregularitatii caii, hd
Natura
caii
Sarea caii
Excelenta Foarte buna Nesatisfacatoare
Asfalt si beton 50-75 150 300
Sosea pietruita 200 230-400 800-900
Sosea cu pavaj de piatra
300 500 1000
9
`
Relatia 3.Relatie care pune in evidenta strict viteza de deplasare.
fR f0 fr1v
100
fr4v
100
4
f03
Coeficientii fr0, fr1 si fr4 se aleg din diagramele din figurile de mai jos.
Figure 3:Coeficientii fr0, fr1,fr4
fr,0= 0.0078 fr,1=0.0035 fr,4=0.0006
Relatia 4.
fR 0.0125 0.0085v
100
5
Relatia 5.
fR f0 fsv
100
2.5
Coeficientii f0 si fs se aleg din fig.:
10
`
f0=0.012
fs=0.005
Valorile obtinute prin calcul pentru coeficientii rezistentei la rulare obtinuti in urma aplicarii celor cinci formule de calcul sunt prezentati in Anexa 1., iar graficul coeficientilor functie de viteza este prezentat la fig. 6
0 50 100 150 200 2500
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Coeficientii rezistentei la rulare
f1
f2
f3
f4
f5
km/h
Figure 5:Valorile coeficientilor rezistentei la rulare functie de viteza, utilizand cele 5 relatii de calcul.
11
Figure 4:Coeficientii f0 si fs
`
Relatia de calcul pentu rezistenta la rulare este:Rr fR Ga cos
unde:Ga-greutatea autovehiculului [N]α-unghiul de inclinare longitudinala a drumului
0 50 100 150 200 2500
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500 Rezistenta la rulare
Rr1[daN]Rr2[daN]Rr3[daN]Rr4[daN]Rr5[daN]
v[km/h]
Rr[d
aN]
Puterea necesara invingerii rezistentei la rulare se calculeaza cu relatia:
Pr Rr v cos
12
`
0 50 100 150 200 2500
50
100
150
200
250
300
Variatia puterii in functie de rezistenta la rulare
Pr1Pr2Pr3Pr4Pr5
Rezistenta aerului
Calculul rezistentei aerului
Pentru calculul rezistentei aerului se recomansa utilizarea relatiei:
Ra1
2 cx A v
2
unde:ρ=1.225kg/m3-densitatea aerului la temperatura T=288Kcx=0.4- coeficientul de rezistenta al aerului (pt autov. cu caroserie inchisa are valori intre
0.3-0.5)v-viteza de deplasare a autovehicululuiA-aria sectiunii transversale:
A=B*H*k= 2.031 [m2]H1-inaltimea autovehiculului = 1491 [m]B-ecartamentul autovehiculului =1514[m]k=0.85-coeficient de forma in sectiune transversala
13
`
Pa=Ra*v*cosα
0 50 100 150 200 2500
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Graficul rezistentei aerului
Ra
v[km/h]
[N]
0 50 100 150 200 2500
50
100
150
200
250
Puterea rezistentei aerului
Pa
v[km/h]
[kw
]
14
`
Rezistenta la panta
La deplasarea autovehiculelor pe cai cu inclinare longitudinala, forta de greutate genereaza o componenta Rp dupa directia deplasarii , data de relatia:
Rp Ga sin
Aceasta forta este forta de rezistenta la urcarea pantelor ( de sens opus vitezei de deplasare a automobilului) si forta activa la coborare.
Pentru autovehiculele cu o singura punte motoare valorile medii ale unghiului de inclinare α sunt cuprinse intre 17 ˚ -19 ˚ , iar valoarea maxima a inclinarii este de 19 ˚.
0 5 10 15 20 250
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Grafic rezistenta la panta
Rp
grade panta
Rp
[N]
0 2 4 6 8 10 120
2
4
6
8
10
12
Pp[kW]
α⁰
Deoarece rezistenta la rulare cat si rezistenta la panta sunt determinate de starea si caracteristicile caii de rulare, se foloseste gruparea celor doua forte intr-o forta rezistenta totala a caii, data de relatia:
15
`
R Rr Rp
Trasarea caracteristicii de turatie exterioara a motorului
Aprecierea motorului ca sursa de energie pentru autopropulsarea automobilului se face prin oferta de putere (P) si moment (M). Oferta se exprima functie de turatia arborelui motor (n) , printr-un camp de caracteristici P=f(n) si M=f(n), numite caracteristici de turatie. Domeniul de oferta este limitat de caracteristica de turatie la sarcina totala (sau caracteristica exterioara), care determinaposibilitatile maxime ale motorului in privinta puterii si momentului la fiecare turatie din domeniul turatiilor de functionare ale motorului.
Pentru autopropulsarea automobilelor majoritatea motoarelor sunt motoare cu ardere interna (m.a.i) , cu piston in miscare de translatie si anume: motoare cu aprindere prin scanteie , m.a.s (Otto) si motoare cu aprindere prin comprimare,m.a.c (Diesel).
In literatura de specialitate se prefera, pentru evaluarea analitica a caracteristicii exterioare, polinomul incomplet de gradul 3 , de forma:
Ai carui coeficienti sunt de forma:
ce=nM/nP=0.475
ca=Mmax/MP=1.23193
Mp 955.4Pmax
np
=> Mp=170.4631 [N*m]
Cunoscand puterea de funtionare a motorului si turatia de functionare, momentul motor se poate determina cu relatia:
16
`
Pentru completarea caracteristicii exterioare cu curba consumului specific de combustibil si consumul orar se propune utilizarea relatiilor:-consumul specifi de combustibil:
-consumul orar:
Unde consumul specific de combustibil la putere maxima cmin, are valori cuprinse intre 280....350.
cmin=300 g/kW
Turatia maxima nmax=4200 [rpm]
Turatia la putere maxima np= 4000 [rpm]
Caracteristica externa a motorului
n[rpm] Pe[kW] Me[N*m] cs[g/kW] c0[g/kW*h]
900 18.99658233 201.662233 312.4035627 5.93461000 21.28615963 203.370952 309.7787537 6.594
1100 23.59079763 204.899806 307.4673486 7.25341200 25.90484858 206.248794 305.4563309 7.91281300 28.2226647 207.417918 303.734608 8.57221400 30.53859824 208.407176 302.2928534 9.23161500 32.84700142 209.21657 301.1233772 9.8911600 35.14222648 209.846098 300.2200218 10.55041700 37.41862566 210.295761 299.5780792 11.20981800 39.67055118 210.565558 299.1942297 11.86921900 41.89235528 210.655491 299.0664983 12.52862000 44.0783902 210.565558 299.1942297 13.1882100 46.22300817 210.295761 299.5780792 13.84742200 48.32056141 209.846098 300.2200218 14.50682300 50.36540218 209.21657 301.1233772 15.1662
17
`
2400 52.3518827 208.407176 302.2928534 15.82562500 54.2743552 207.417918 303.734608 16.4852600 56.12717192 206.248794 305.4563309 17.14442700 57.90468509 204.899806 307.4673486 17.80382800 59.60124695 203.370952 309.7787537 18.46322900 61.21120974 201.662233 312.4035627 19.12263000 62.72892567 199.773649 315.3569073 19.7823100 64.148747 197.705199 318.6562631 20.44143200 65.46502594 195.456885 322.3217236 21.10083300 66.67211474 193.028705 326.3763281 21.76023400 67.76436564 190.42066 330.8464528 22.41963500 68.73613086 187.63275 335.7622798 23.0793600 69.58176263 184.664975 341.1583596 23.73843700 70.2956132 181.517335 347.0742894 24.39783800 70.8720348 178.189829 353.5555325 25.05723900 71.30537965 174.682459 360.6544152 25.71664000 71.59 170.995223 368.4313452 26.3764100 71.72024808 167.128122 376.9563091 27.03544200 71.69047612 163.081156 386.3107277 27.6948
50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250
300
Caracteristica externa a motorului
PeMecsc0
n [rpm]
P[kW]Me[N*m]cs[g/kW]
c0[g/kWh]Scara:
kP=08.36 [kW/mm]kM=2.37 [Nm/mm]
kc0 =1[(g/kWh)/mm]kcs =0.29[(g/kw)/
mm
18
`
Determinarea grafica a vitezei maxime
Mod de determinare
-Se va trasa grafic variatia Pa+Pr=f(va) , pentru toate cele cinci cazuri la Pr
determinate;-Din punctul B(0, Pmaxηtr) se duce o paralela la abscisa, pana la intersectia cu
graficul Pa+Pr (pct.A)-Se citeste viteza din punctul A, care reprezinta viteza maxima de deplasare
a autovehicului;-Din cele cinci viteze determinate, se alege ca viteza maxim, viteza la care
coeficientul de rezistenta la rulare fr se incadreaza in intervalul 0,014...0,018
0 50 100 150 200 2500
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Pa+Pr(1)Pa+Pr(2)Pa+Pr(3)Pa+Pr(4)Pa+Pr(5)B=63kw
Axis Title
P[kw
]
Pentru calculele ulterioare, se stabilesc urmatoarele valori pentru viteza maxima de deplasare a autovehiculului si a coeficientului de rezistenta la rulare:
vmax=120 [km/h]
fr=0.025908
19
`
Determinarea raportului de transmitere al transmisiei principale
Raportul de transmitere al transmisiei principale se determina din conditia ca in priza directa autovehiculul sa se deplaseza pe un drum orizontal cu viteza maxima, motorul functionand pe caracteristica de turatie la sarcina totala.
Valoarea data de relatia de mai sus trebuie sa fie definita ca fiind raport intre doua numere naturale, acestea reprezentand numerele de dinti ale rotilor aflate in angrenare. Astfel pentru transmisiea principala simpla, raportul este dat de relatia:
i0ef=zc/zp=3.33
zc-numarul de dinti ai coroanei dintatezp-numarul de dinti ai pinionului
Determinarea rapoartelor de transmitere ale cutiei de viteze
Determinarea raportului de transmitere a cutiei de viteze in treapta IPentru valoarea maxima a raportului de transmitere, obtinut cand este cuplata prima treapta
de viteza in cutia de viteze se pot formula ca performante dinamice independente sau simultane urmatoarele:
- Panta maxima sau rezistenta specifica a caii- Acceleratia maxima de pornire de pe locPerformantele date prin fortele la roata necesare pot fi formulate ca valori maxime cand
fortele la roata oferite prin transmisie au valori maxime, respectiv motorul functioneaza la turatia momentului maxim iar in transmisie este cuplat cel mai mare raport de transmitere, respectiv:
itmax icv1 i0
icv1-raportul de transmitere in prima treapta a cutiei de viteze;i0-raportul de transmitere a transmisiei principale;
Din conditia de autopropulsare , se obtine urmatoarea relatie:
In care:
20
`
Frmax=Ga*(sinαmax+fcosαmax)=5938.92 [N]
Raportul in treapta intai:
iCV I=itmax/i0= 2.7894
Pentru ca forta la roata necesara sa fie situata in domeniul de oferta trebuie sa nu se depaseasca valoarea aderentei pentru conditia specifica de deplasare (conditia de aderenta maxima):
itmax
Gad rr
Mmax tr
Verificarea fortei la roata maxime
Coeficient de aderenta ϕ - 0.8 -
Greutatea aderenta la
p.f.Gad Gad=m1*Ga*b/L 7581.75629
[N]
Coeficient de incarcare dinamica
m1ϕ 0.87412587 -
Unghiul de inclinare al
panteiα - 0 [ᵒ]
Forta la roata maxima FRmax Frmax=Ga*(sinαmax+fcosαmax) 5915.4363
[N]
Forta de aderenta Fϕ Fϕ=ϕ*Gad 6065.40503
[N]
Verificare FRmax≤ϕ*Gad A
Raportul total la roata
itmax 8.54670709 -
21
L
hm
g1
cos1
t
radt M
rGi
max
max
`
Verificarea vitezei minime:
Determinarea rapoartelor de transmitere a cutiei de viteze in celelalte trepte
Etajarea cutiei de viteze in progresie geometrica .
In cazul etajarii cutiei in progresie geometrica, intre valoarea maxima si minima a vitezei, in cutia de viteze sunt necesare minim n trepte data de relatia urmatoare, din conditia demarajului in domeniul de stabilitate a motorului :
n 1log icv1
lognvmax
nM
n=2.37Numarul minim de trepte se va adopta un numar intreg superior celui calculat, astfel
pentru calculul ulterior nmarul minim de trepte va fi 4.Fiind determinat numarul de trepte si tinand cont ca raportul in ultima treapta este unitar,
raportul intr-o treapta k de viteza este dat de relatia:
icvkn 1
icv1n k
Astfel putem determina rapoartele de transmitere in fiecare treapta a cutiei de viteze:
iCV I= 2.789iCV II= 1.981iCV III= 1.407iCV IV =1
22
`
Determinarea vitezelor maxime si minime in fiecare treapta.Aceasta determinare se face pentru autovehicul in cazul in care se deplaseaza pe un drum
orizontal, cand aderenta pneurilor este maxima.Se aleg doua turaii de functionare stabila a motorului, n1 respectiv n2, si se procedeaza la
schimbarea treptelor de viteza. Pentru schimbarea unei trepte de viteza se consuma circa 1...3 secunde, timp in care viteza autovehiculului se micsoreaza datorita rezistentelor la deplasare, din aceasta cauza viteza minima intr-o treapta superioara va fi mai mica decat viteza maxima intr-o treapta inferioara.
Viteza autovehiculului se calculeaza cu relatia urmatoare:
vmin Rmin rr nmin rr
30 i0 icvk
Vitezele minime de deplasare corespunzatoare fiecarei trepte de viteza vor fi:vmin1= 6.18 [m/s] vmin2= 8.71 [m/s] vmin3= 12.26 [m/s] vmin4= 17.26 [m/s]
1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000
5
10
15
20
25
30
35
40
Diagrama fierastrau (progresie geometrica)
v(tr1)[m/s]v(tr2)[m/s]v(tr3)[m/s]v(tr4)[m/s]
23
`
0 5 10 15 20 25 30 35 400
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Diagrama fierastrau
v(tr1)[m/s]v(tr2)[m/s]v(tr3)[m/s]v(tr4)[m/s]
v[m/s]
n[rpm]
Etajarea cutiei de viteze in progresie aritmetica
In cazul etajarii cutiei de viteze in progresie aritmetica, intre valoarea maxima si minima a vitezei sunt necesare minim n trepte de viteze date de relatia de mai jos , determinata din conditia demarajului in domeniul de stabilitate al motorului.
n 1
icv1
icvn1
nvmax
nM1
n=3
Pentru calculul ulterior se considere o cutie de viteze cu n = 4 trepte
Pentru etajarea in progresie aritmetica consideram constant intervalul de viteze al fiecarei trepte de viteze:
VCV II-VCV I=VCV III-VCV II= ... =VCV N-VCV N-1=constant
Astfel, daca sunt cunoscute rapoartul de transmitere al primei si ultimei trepte de viteza, precum si umarul de trepte se pot determina rapoartele de transmitere ale celorlalte trepte.
24
`
icvk
icv1
1k 1n 1
icv1 icvn
icvn
Astfel putem determina rapoartele de transmitere in fiecare treapta a cutiei de viteze:
iCV I= 2.789iCV II= 1.747iCV III= 1.272iCV IV =1
Determinarea vitezei minime si maxime in fiecare treapta.
Determinarea vitezei maxime in fiecare treapta de viteze se afla utilizand formula:
vmax rmax rr nvmax rr
30 i0 icv
vmax1= 11.94 [m/s] vmax2= 19.077 [m/s] vmax3= 26.20 [m/s] vmax4= 33.33 [m/s]
Considerand vmax k = vmin k+1 , si aplicand formula:
v R rr n rr
30 i0 icvk
obtinem:
nmin k 1( )vmax k( ) 30 i0 icv k 1( )
rr
nmin1=800[rpm]nmin2=2500[rpm]nmin3=2900[rpm]nmin4=3100[rpm]
25
`
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Diagrama fierastrau (progresie aritmetica)
v
Caracteristica de tracţiunea si de putere a autovehiculelor
Caracteristica de tracţiune , numită şi caracteristica forţei la roată , se determină în condiţiile funcţionării motorului la sarcină totală cu reglajele la valorile optime . Aceasta reprezintă graficul de variaţie al forţei tangenţiale la roată dezvoltată de motor, în funcţie de viteza de deplasare a autovehiculului, pentru fiecare treapta de viteză selectată FR = f(va) Forţa tangenţială la roată, notată ’’FR’’ , numită şi forţă de tracţiune depinde de momentul efectiv dezvoltat de motor şi de caracteristicile transmisiei autovehiculului şi se determină cu relaţia:
FR
Me i0 icv tr
rr
unde :Me - este momentul motor efectiv ( depinde de turaţia motorului "n" şi s-a determinat în
etapa precedentă ) ,i0 - raportul de transmitere al transmisiei principale ;icv - raportul de transmitere al schimbătorului de viteze aferent treptei selectate ,ηtr - randamentul total al transmisiei autovehiculului ,
rr - raza de rulare a roţilor motoare .
Pentru reprezentarea grafică a caracteristicii de tracţiune FR = f (va) se va avea în vedere că legătura între "FR" şi "va" se face prin intermediul turaţiei "n" a arborelui motor.Viteza "va" în km/h a autovehiculului se calculează cu relaţia :
va r rr n rr
30 i0 icv
26
`
Caracteristica puterilor este reprezentarea grafică a bilanţului de putere funcţie de viteza automobilului, pentru toate treptele de viteze
PR FR va
Turatia Mom.m tr.1 tr.2 tr.3 tr.4
n[rpm] Me[Nm] Va[km/h] FR[N] Va[km/h] FR[N] Va[km/h] FR[N] Va[km/h] FR[N]
800199.7736486 8.3890801
5649.713441 11.8092622
4013.451291 16.62383383 2851.081109 23.40128 2025.35496
900201.6622328 9.43771511
5703.123686 13.28542
4051.392935 18.70181306 2878.034147 26.32644 2044.5019
1000203.3709518 10.4863501 5751.44724 14.7615777
4085.721089 20.77979229 2902.420229 29.2516 2061.82532
1100204.8998057 11.5349851
5794.684105 16.2377355
4116.435753 22.85777151 2924.239355 32.17676 2077.32522
1200206.2487944 12.5836201 5832.83428 17.7138933
4143.536927 24.93575074 2943.491524 35.10192 2091.0016
1300 207.417918 13.63225525865.897765 19.1900511
4167.024611 27.01372997 2960.176738 38.02708 2102.85447
1400208.4071763 14.6808902 5893.87456 20.6662088
4186.898806 29.0917092 2974.294996 40.95224 2112.88382
1500209.2165696 15.7295252
5916.764665 22.1423666 4203.15951 31.16968843 2985.846298 43.8774 2121.08965
1600209.8460976 16.7781602
5934.568079 23.6185244
4215.806725 33.24766766 2994.830644 46.80256 2127.47196
1700210.2957605 17.8267952
5947.284804 25.0946822 4224.84045 35.32564689 3001.248034 49.72772 2132.03075
1800210.5655583 18.8754302
5954.914839 26.5708399
4230.260685 37.40362612 3005.098468 52.65288 2134.76603
1900210.6554909 19.9240652
5957.458184 28.0469977 4232.06743 39.48160534 3006.381946 55.57804 2135.67779
2000210.5655583 20.9727002
5954.914839 29.5231555
4230.260685 41.55958457 3005.098468 58.5032 2134.76603
2100210.2957605 22.0213353
5947.284804 30.9993133 4224.84045 43.6375638 3001.248034 61.42836 2132.03075
2200209.8460976 23.0699703
5934.568079 32.475471
4215.806725 45.71554303 2994.830644 64.35352 2127.47196
2300209.2165696 24.1186053
5916.764665 33.9516288 4203.15951 47.79352226 2985.846298 67.27868 2121.08965
2400208.4071763 25.1672403 5893.87456 35.4277866
4186.898806 49.87150149 2974.294996 70.20384 2112.88382
2500 207.417918 26.21587535865.897765 36.9039444
4167.024611 51.94948072 2960.176738 73.129 2102.85447
2600206.2487944 27.2645103 5832.83428 38.3801021
4143.536927 54.02745994 2943.491524 76.05416 2091.0016
2700204.8998057 28.3131453
5794.684105 39.8562599
4116.435753 56.10543917 2924.239355 78.97932 2077.32522
2800203.3709518 29.3617803 5751.44724 41.3324177
4085.721089 58.1834184 2902.420229 81.90448 2061.82532
2900201.6622328 30.4104154
5703.123686 42.8085754
4051.392935 60.26139763 2878.034147 84.82964 2044.5019
3000199.7736486 31.4590504
5649.713441 44.2847332
4013.451291 62.33937686 2851.081109 87.7548 2025.35496
3100197.7051993 32.5076854
5591.216506 45.760891
3971.896157 64.41735609 2821.561115 90.67996 2004.38451
3200195.4568848 33.5563204
5527.632881 47.2370488
3926.727533 66.49533532 2789.474166 93.60512 1981.59054
3300193.0287051 34.6049554
5458.962567 48.7132065 3877.94542 68.57331454 2754.82026 96.53028 1956.97305
3400190.4206603 35.6535904
5385.205562 50.1893643
3825.549816 70.65129377 2717.599398 99.45544 1930.53204
27
`
3500187.6327503 36.7022254
5306.361868 51.6655221
3769.540723 72.729273 2677.811581 102.3806 1902.26751
3600184.6649751 37.7508604
5222.431483 53.1416799
3709.918139 74.80725223 2635.456807 105.30576 1872.17947
3700181.5173348 38.7994955
5133.414408 54.6178376
3646.682066 76.88523146 2590.535077 108.23092 1840.26791
3800178.1898294 39.8481305
5039.310644 56.0939954
3579.832503 78.96321069 2543.046392 111.15608 1806.53283
3900174.6824587 40.8967655
4940.120189 57.5701532 3509.36945 81.04118992 2492.99075 114.08124 1770.97424
4000170.9952229 41.9454005
4835.843045 59.046311
3435.292907 83.11916914 2440.368153 117.0064 1733.59212
Turatia Mom.m tr.1 tr.2 tr.3 tr.4
n[rpm] Me[Nm] Va[km/h] PR[w] Va[km/h] PR[w] Va[km/h] PR[w] Va[km/h] PR[w]
800199.7736486 8.3890801
13165.52739
11.8092622
13165.52739
16.62383383
13165.52739 23.40128
13165.5274
900201.6622328
9.43771511
14951.23794 13.28542
14951.23794
18.70181306
14951.23794 26.32644
14951.2379
1000203.3709518
10.4863501
16753.24708
14.7615777
16753.24708
20.77979229
16753.24708 29.2516
16753.2471
1100204.8998057
11.5349851
18567.10973
16.2377355
18567.10973
22.85777151
18567.10973 32.17676
18567.1097
1200206.2487944
12.5836201
20388.38082
17.7138933
20388.38082
24.93575074
20388.38082 35.10192
20388.3808
1300 207.41791813.6322552 22212.6153
19.1900511 22212.6153
27.01372997 22212.6153 38.02708
22212.6153
1400208.4071763
14.6808902
24035.36808
20.6662088
24035.36808 29.0917092
24035.36808 40.95224
24035.3681
1500209.2165696
15.7295252
25852.19411
22.1423666
25852.19411
31.16968843
25852.19411 43.8774
25852.1941
1600209.8460976
16.7781602
27658.64832
23.6185244
27658.64832
33.24766766
27658.64832 46.80256
27658.6483
1700210.2957605
17.8267952
29450.28563
25.0946822
29450.28563
35.32564689
29450.28563 49.72772
29450.2856
1800210.5655583
18.8754302
31222.66098
26.5708399
31222.66098
37.40362612
31222.66098 52.65288 31222.661
1900210.6554909
19.9240652
32971.32931
28.0469977
32971.32931
39.48160534
32971.32931 55.57804
32971.3293
2000210.5655583
20.9727002
34691.84553
29.5231555
34691.84553
41.55958457
34691.84553 58.5032
34691.8455
2100210.2957605
22.0213353 36379.7646
30.9993133 36379.7646 43.6375638 36379.7646 61.42836
36379.7646
2200209.8460976
23.0699703
38030.64144 32.475471
38030.64144
45.71554303
38030.64144 64.35352
38030.6414
2300209.2165696
24.1186053
39640.03097
33.9516288
39640.03097
47.79352226
39640.03097 67.27868 39640.031
2400208.4071763
25.1672403
41203.48814
35.4277866
41203.48814
49.87150149
41203.48814 70.20384
41203.4881
2500 207.41791826.2158753
42716.56788
36.9039444
42716.56788
51.94948072
42716.56788 73.129
42716.5679
2600206.2487944
27.2645103
44174.82512
38.3801021
44174.82512
54.02745994
44174.82512 76.05416
44174.8251
2700204.8998057
28.3131453
45573.81479
39.8562599
45573.81479
56.10543917
45573.81479 78.97932
45573.8148
2800203.3709518
29.3617803
46909.09182
41.3324177
46909.09182 58.1834184
46909.09182 81.90448
46909.0918
2900201.6622328
30.4104154
48176.21114
42.8085754
48176.21114
60.26139763
48176.21114 84.82964
48176.2111
3000199.7736486
31.4590504 49370.7277
44.2847332 49370.7277
62.33937686 49370.7277 87.7548
49370.7277
28
`
3100197.7051993
32.5076854
50488.19641 45.760891
50488.19641
64.41735609
50488.19641 90.67996
50488.1964
3200195.4568848
33.5563204
51524.17222
47.2370488
51524.17222
66.49533532
51524.17222 93.60512
51524.1722
3300193.0287051
34.6049554
52474.21006
48.7132065
52474.21006
68.57331454
52474.21006 96.53028
52474.2101
3400190.4206603
35.6535904
53333.86485
50.1893643
53333.86485
70.65129377
53333.86485 99.45544
53333.8648
3500187.6327503
36.7022254
54098.69153
51.6655221
54098.69153 72.729273
54098.69153 102.3806
54098.6915
3600184.6649751
37.7508604
54764.24503
53.1416799
54764.24503
74.80725223
54764.24503
105.30576 54764.245
3700181.5173348
38.7994955
55326.08028
54.6178376
55326.08028
76.88523146
55326.08028
108.23092
55326.0803
3800178.1898294
39.8481305
55779.75223
56.0939954
55779.75223
78.96321069
55779.75223
111.15608
55779.7522
3900174.6824587
40.8967655
56120.81579
57.5701532
56120.81579
81.04118992
56120.81579
114.08124
56120.8158
4000170.9952229
41.9454005 56344.8259 59.046311 56344.8259
83.11916914 56344.8259 117.0064
56344.8259
PROGRESIA GEOMETRICA
0 20 40 60 80 100 120 1400
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000 Caracteristica de tractiune a autovehiculelor
FR.tr.1FR.tr.2FR.tr.3FR.tr.4
Va[km/h]
FR[N]
29
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
10000
20000
30000
40000
50000
60000 Caracteristica de putere a autovehiculului
PR.tr.1PR.tr.2PR.tr.3PR.tr.4
Va[km/h]
PR[w]
Turatia Mom.m tr.1 tr.2 tr.3 tr.4
n[rpm] Me[Nm] Va[km/h] FR[N] Va[km/h] FR[N] Va[km/h] FR[N] Va[km/h] FR[N]
800199.77364
9 8.389080099 5649.713441 13.39314673 3538.81724318.397213
4 2576.25422 23.40128 2025.355
900201.66223
3 9.437715111 5703.123686 15.06729007 3572.271877 20.696865 2600.60915 26.32644 2044.502
1000203.37095
2 10.48635012 5751.44724 16.74143342 3602.54035522.996516
7 2622.64456 29.2516 2061.825
1100204.89980
6 11.53498514 5794.684105 18.41557676 3629.62267825.296168
4 2642.36046 32.17676 2077.325
1200206.24879
4 12.58362015 5832.83428 20.0897201 3653.518845 27.59582 2659.75683 35.10192 2091.002
1300207.41791
8 13.63225516 5865.897765 21.76386344 3674.22885629.895471
7 2674.83369 38.02708 2102.854
1400208.40717
6 14.68089017 5893.87456 23.43800678 3691.75271232.195123
4 2687.59104 40.95224 2112.884
1500 209.21657 15.72952519 5916.764665 25.11215012 3706.09041234.494775
1 2698.02886 43.8774 2121.09
1600209.84609
8 16.7781602 5934.568079 26.78629347 3717.24195736.794426
7 2706.14717 46.80256 2127.472
1700210.29576
1 17.82679521 5947.284804 28.46043681 3725.20734639.094078
4 2711.94597 49.72772 2132.031
1800210.56555
8 18.87543022 5954.914839 30.13458015 3729.98657941.393730
1 2715.42524 52.65288 2134.766
1900210.65549
1 19.92406523 5957.458184 31.80872349 3731.57965743.693381
7 2716.585 55.57804 2135.678
2000210.56555
8 20.97270025 5954.914839 33.48286683 3729.98657945.993033
4 2715.42524 58.5032 2134.766
2100210.29576
1 22.02133526 5947.284804 35.15701017 3725.20734648.292685
1 2711.94597 61.42836 2132.031
2200209.84609
8 23.06997027 5934.568079 36.83115351 3717.24195750.592336
8 2706.14717 64.35352 2127.472
2300 209.21657 24.11860528 5916.764665 38.50529686 3706.09041252.891988
4 2698.02886 67.27868 2121.09
30
`
2400208.40717
6 25.1672403 5893.87456 40.1794402 3691.75271255.191640
1 2687.59104 70.20384 2112.884
2500207.41791
8 26.21587531 5865.897765 41.85358354 3674.22885657.491291
8 2674.83369 73.129 2102.854
2600206.24879
4 27.26451032 5832.83428 43.52772688 3653.51884559.790943
4 2659.75683 76.05416 2091.002
2700204.89980
6 28.31314533 5794.684105 45.20187022 3629.62267862.090595
1 2642.36046 78.97932 2077.325
2800203.37095
2 29.36178035 5751.44724 46.87601356 3602.54035564.390246
8 2622.64456 81.90448 2061.825
2900201.66223
3 30.41041536 5703.123686 48.55015691 3572.27187766.689898
5 2600.60915 84.82964 2044.502
3000199.77364
9 31.45905037 5649.713441 50.22430025 3538.81724368.989550
1 2576.25422 87.7548 2025.355
3100197.70519
9 32.50768538 5591.216506 51.89844359 3502.17645371.289201
8 2549.57978 90.67996 2004.385
3200195.45688
5 33.5563204 5527.632881 53.57258693 3462.34950873.588853
5 2520.58581 93.60512 1981.591
3300193.02870
5 34.60495541 5458.962567 55.24673027 3419.33640775.888505
1 2489.27233 96.53028 1956.973
3400 190.42066 35.65359042 5385.205562 56.92087361 3373.13715178.188156
8 2455.63934 99.45544 1930.532
3500 187.63275 36.70222543 5306.361868 58.59501696 3323.75173980.487808
5 2419.68682 102.3806 1902.268
3600184.66497
5 37.75086045 5222.431483 60.2691603 3271.18017182.787460
1 2381.41479 105.30576 1872.179
3700181.51733
5 38.79949546 5133.414408 61.94330364 3215.42244885.087111
8 2340.82324 108.23092 1840.268
3800178.18982
9 39.84813047 5039.310644 63.61744698 3156.47856987.386763
5 2297.91218 111.15608 1806.533
3900174.68245
9 40.89676548 4940.120189 65.29159032 3094.34853589.686415
2 2252.6816 114.08124 1770.974
4000170.99522
3 41.94540049 4835.843045 66.96573366 3029.03234591.986066
8 2205.1315 117.0064 1733.592
Turatia Mom.m tr.1 tr.2 tr.3 tr.4
n[rpm] Me[Nm] Va[km/h] PR[w] Va[km/h] PR[w] Va[km/h] PR[w] Va[km/h] PR[w]
800 199.7736498.38908009
9 13165.5273913.3931467
3 13165.52739 18.3972134 13165.5274 23.40128 13165.53
900 201.6622339.43771511
1 14951.2379415.0672900
7 14951.23794 20.696865 14951.2379 26.32644 14951.24
1000 203.37095210.4863501
2 16753.2470816.7414334
2 16753.24708 22.9965167 16753.2471 29.2516 16753.25
1100 204.89980611.5349851
4 18567.1097318.4155767
6 18567.10973 25.2961684 18567.1097 32.17676 18567.11
1200 206.24879412.5836201
5 20388.38082 20.0897201 20388.38082 27.59582 20388.3808 35.10192 20388.38
1300 207.41791813.6322551
6 22212.615321.7638634
4 22212.6153 29.8954717 22212.6153 38.02708 22212.62
1400 208.40717614.6808901
7 24035.3680823.4380067
8 24035.36808 32.1951234 24035.3681 40.95224 24035.37
1500 209.2165715.7295251
9 25852.1941125.1121501
2 25852.19411 34.4947751 25852.1941 43.8774 25852.191600 209.846098 16.7781602 27658.64832 26.7862934 27658.64832 36.7944267 27658.6483 46.80256 27658.65
31
`
7
1700 210.29576117.8267952
1 29450.2856328.4604368
1 29450.28563 39.0940784 29450.2856 49.72772 29450.29
1800 210.56555818.8754302
2 31222.6609830.1345801
5 31222.66098 41.3937301 31222.661 52.65288 31222.66
1900 210.65549119.9240652
3 32971.3293131.8087234
9 32971.32931 43.6933817 32971.3293 55.57804 32971.33
2000 210.56555820.9727002
5 34691.8455333.4828668
3 34691.84553 45.9930334 34691.8455 58.5032 34691.85
2100 210.29576122.0213352
6 36379.764635.1570101
7 36379.7646 48.2926851 36379.7646 61.42836 36379.76
2200 209.84609823.0699702
7 38030.6414436.8311535
1 38030.64144 50.5923368 38030.6414 64.35352 38030.64
2300 209.2165724.1186052
8 39640.0309738.5052968
6 39640.03097 52.8919884 39640.031 67.27868 39640.03
2400 208.407176 25.1672403 41203.48814 40.1794402 41203.48814 55.1916401 41203.4881 70.20384 41203.49
2500 207.41791826.2158753
1 42716.5678841.8535835
4 42716.56788 57.4912918 42716.5679 73.129 42716.57
2600 206.24879427.2645103
2 44174.8251243.5277268
8 44174.82512 59.7909434 44174.8251 76.05416 44174.83
2700 204.89980628.3131453
3 45573.8147945.2018702
2 45573.81479 62.0905951 45573.8148 78.97932 45573.81
2800 203.37095229.3617803
5 46909.0918246.8760135
6 46909.09182 64.3902468 46909.0918 81.90448 46909.09
2900 201.66223330.4104153
6 48176.2111448.5501569
1 48176.21114 66.6898985 48176.2111 84.82964 48176.21
3000 199.77364931.4590503
7 49370.727750.2243002
5 49370.7277 68.9895501 49370.7277 87.7548 49370.73
3100 197.70519932.5076853
8 50488.1964151.8984435
9 50488.19641 71.2892018 50488.1964 90.67996 50488.2
3200 195.456885 33.5563204 51524.1722253.5725869
3 51524.17222 73.5888535 51524.1722 93.60512 51524.17
3300 193.02870534.6049554
1 52474.2100655.2467302
7 52474.21006 75.8885051 52474.2101 96.53028 52474.21
3400 190.4206635.6535904
2 53333.8648556.9208736
1 53333.86485 78.1881568 53333.8648 99.45544 53333.86
3500 187.6327536.7022254
3 54098.6915358.5950169
6 54098.69153 80.4878085 54098.6915 102.3806 54098.69
3600 184.66497537.7508604
5 54764.24503 60.2691603 54764.24503 82.7874601 54764.245105.3057
6 54764.25
3700 181.51733538.7994954
6 55326.0802861.9433036
4 55326.08028 85.0871118 55326.0803108.2309
2 55326.08
3800 178.18982939.8481304
7 55779.7522363.6174469
8 55779.75223 87.3867635 55779.7522111.1560
8 55779.75
3900 174.68245940.8967654
8 56120.8157965.2915903
2 56120.81579 89.6864152 56120.8158114.0812
4 56120.82
4000 170.99522341.9454004
9 56344.825966.9657336
6 56344.8259 91.9860668 56344.8259 117.0064 56344.83
PROGRESIA ARITMETICA
32
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Caracteristica de tractiune (progresia aritmet-ica)
tr1tr.2tr.3tr.4
0 20 40 60 80 100 120 1400
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Caracteristica de putere (progresia aritmetica)
tr.1tr.2tr.3tr.4
33
`
Bilanţul de tracţiune al autovehiculului
Bilanţul de tracţiune al autovehiculului reprezintă echilibrul tuturor forţelor care acţionează asupra acestuia în cazul mişcării rectilinii , cu motorul funcţionând la sarcină totală şi reglajele la valorile optime .
Bilanţul de tracţiune se utilizează pentru determinarea forţei disponibile pentru accelerare , a vitezei maxime , a pantei maxime pe care poate să o urce autovehiculul , sau a rezistenţelor la înaintare pe care le poate învinge autovehiculul cu o anumită viteză de deplasare . Ecuaţia bilanţului de tracţiune este :
FR Rr Rp Ra Rd
unde : Rr – rezistenţa la rulare Rp – rezistenţa la pantă Ra - rezistenţa aerului Rd - rezistenţa la demarare
- se calculează valoarea rezistenţei aerului Ra a autovehiculului
- se calculează rezistenta la rulare Rr considerându-se constantă valoarea coeficientul rezistenţei la rulare f şi deplasarea autovehiculului pe drum orizontal ( α = 0);
- se dau valori succesive vitezei de deplasare a autovehiculului de la va = 0 până la va = vmax şi se calculează forţa de rezistenţă a aerului Ra şi rezultanta Rr+ Ra.
- datele obţinute se notează în tabel.
Va [km/h] 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Rr [N] 425.173
Ra + Rr [N] 425.17 466.62 591.09 798.48 1088.8 1462.1 1918.42 2457.6 3079.8
34
`
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Bilantul de tractiune (progresie geometrica)
tr.1tr.2tr.3tr.4Rr+Ra
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Bilantul de tractiune (progresia aritmetica)
tr.1tr.2tr.3tr.4Rr+Ra
Se va determina viteza maximă cu care se poate deplasa autovehiculul folosind caracteristica de tracţiune pentru următoarele valori ale lui α = 5, 10, α= max. [grade].
35
`
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000 Fr=f(va) (progresie geometrica)FR tr 1
FR tr 2
FR tr 3
FR tr 4
Ra+Rr+Rp 1
Ra+Rr+Rp 2
Ra+Rr+Rp 3
Ra+Rr+Rp 4
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Fr=f(va) (progresia aritmetica)
FR tr 1FR tr 2FR tr 3FR tr 4Ra+Rr+Rp 1Ra+Rr+Rp 2Ra+Rr+Rp 3Ra+Rr+Rp 4
36
`
Bilanţul de putere al autovehiculului
Bilanţul de putere al automobilului reprezintă echilibrul dinamic puterea la roata PR şi suma puterilor necesare învingerii rezistenţelor la înaintare, respectiv rezistenţa la rulare ( P r ), rezistenţa la urcarea pantei ( Pp ), rezistenţa la demarare ( Pd) şi rezistenţa aerului ( Pa ), dat de relaţia :
PR P t Pr Pa Pp Pd
unde :
P- puterea motorului ηt - randamentul transmisiei
Relaţiile de calcul :
Pr va Rr;
Pp va Rp ;
Pa va Ra
Astfel completând tabelul:
Va [km/h] 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Pr [kW] 0 5.01 10.021 15.032 20.042 25.053 30.064 35.074 40.086
Pa + Pr + Pp [KW] ;α=0˚ 0 5.286 12.228 22.428 37.7 59.54 89.66 129.71 181.35
Pa + Pr + Pp [KW] ;α=5˚ 0 33.74 69.13 107.84 151.51 201.81 260.38 328.8 408.99
Pa + Pr + Pp [KW] ;α=10˚ 0 61.97 125.63 192.55 264.4 343.0 429.8 526.56 634.8
Pa + Pr + Pp [KW] ;α=22˚ 0 111.57 224.81 341.35 462.86 590.9 727.4 873.74 1031.6
Si reprezentându-se grafic funcţia Pa + Pr + Pp = f (va) în acelaşi sistem de coordonate cu cel al caracteristicii de putere la roată se obţine:
37
`
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000 Pr=f(va) (progresia geometrica)
PR.tr.1PR.tr.2PR.tr.3PR.tr.4PR1PR1PR3PR4
Va[km/h]
PR[w]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
Pr=f(va) (progresia aritmetica)
tr.1tr.2tr.3tr.4PR1PR2PR3PR4
38
`
Caracteristica dinamică a autovehiculelor
Rezultatele referitoare la performanţele autovehiculului obţinute folosind caracteristica de tracţiune nu permit compararea autovehiculelor între ele deoarece la valori egale ale forţei de tracţiune "FR" , calităţile dinamice ale unui autovehicul cu greutate totală mai mică sunt superioare celor ale unui autovehicul cu greutate totală mai mare .
Dintre toate rezistenţele la înaintare numai rezistenţa aerului nu depinde de greutatea autovehiculului.
Dacă se grupează într-un membru al ecuaţiei bilanţului de tracţiune termenii care depind de greutatea totală a autovehiculului "Ga" şi în celălalt membru termenii independenţi de "Ga" se obţine ecuaţia :
FR Ra Rr Rp Rd
Pentru compararea autovehiculelor din punct de vedere al performanţelor dinamice se utilizează un parametru adimensional notat cu "D" numit factor dinamic sau forţă de tracţiune excedentară specifică .
Factorul dinamic D se calculează cu relatia :
DFR Ra
Ga f cos ( )
g
dv
dt
Acesta reprezintă forţa specifică disponibilă pentru accelerarea autovehiculului pe un drum caracterizat prin coeficientul de rezistenţă la rulare "f " şi înclinare longitudinală "α" sau pantă "p" ( p = tg α ) .
Termenii din relaţia de mai sus care se referă la caracteristicile drumului se exprimă global printr-un coeficient al rezistenţei totale a drumului "ψ ".
f cos ( ) sin ( )
relaţia factorului dinamic devine :
D
g
dv
dt
Întrucât s-a observat în lucrările anterioare că atât "FR" cît şi "Ra" depind de viteza de deplasare a autovehiculului "va" , rezultă că şi factorul dinamic "D" este funcţie de "va" .
Graficul care reprezintă variaţia factorului dinamic D în funcţie de viteza de deplasare "va" pentru toate treptele de viteză ale autovehiculului , se numeşte caracteristica dinamică.se reprezintă grafic funcţia D= f (va)
39
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresia geometrica)
Treapta 1Treapta 2Treapta 3Treapta 4
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica de propulsie a drumului (pro-gresia geometrica)
Treapta 1Treapta 2Treapta 3Treapta 4Dfi1Dfi2Dfi3Dfi4
40
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresie aritmetica)
Treapta 1Treapta 2Treapta 3Treapta 4
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica de propulsie a drumului (progresie aritmetica)
Treapta 1Treapta 2Treapta 3Treapta 4Dfi1Dfi2Dfi3Dfi4
41
`
Factorul dinamic depinde de valoarea forţei tangenţiale la roata "FR" respectiv de capacitatea maximă a motoru1ui de a genera o forţă de tracţiune la periferia roţilor motoare.
Forţei de tracţiune "FR" i se opune reacţiunea drumului a cărei valoare maximă este limitată de aderenţa dintre pneu şi calea de rulare . Condiţia de aderenţă este :
FR Zi
unde : Zi - reacţiunea normală a drumului la puntea motoare
Zi G2
φ - coeficientul de aderenţă al drumuluiForţa de aderenţă reprezintă capacitatea maximă a drumului de a împinge autovehiculul
în sensul de deplasare . Această capacitate se apreciază prin "factorul de propulsie al căii de rulare" denumit şi factor dinamic la limita de aderenţă " Dφ " şi se determină cu relaţia:
Dϕ=ϕ⋅Z i−Ra
Ga
PROGRESIA GEOMETRICA PROGRESIA ARITMETICA
I II III IV I II III IV
Dϕ Dϕ Dϕ Dϕ Dϕ Dϕ Dϕ Dϕ
0.3568808010.254763795 0.183131936 0.131672483
0.361980801 0.23939619 0.172827 0.131672
0.3568491390.254701054 0.183007607 0.131426111
0.361949139 0.23931549 0.172674 0.131426
0.356813752 0.25463093 0.18286865 0.1311507550.361913752 0.23922529 0.172504 0.131151
0.356774640.254553426 0.182715067 0.130846413 0.36187464 0.2391256 0.172316 0.130846
0.356731803 0.25446854 0.182546856 0.1305130860.361831803 0.23901642 0.17211 0.130513
0.3566852410.254376272 0.182364019 0.130150775
0.361785241 0.23889774 0.171886 0.130151
0.3566349540.254276624 0.182166555 0.129759479
0.361734954 0.23876957 0.171644 0.129759
0.3565809420.254169593 0.181954463 0.129339198
0.361680942 0.2386319 0.171385 0.129339
0.3565232050.254055182 0.181727745 0.128889932
0.361623205 0.23848474 0.171107 0.12889
0.3564617440.253933389 0.181486399 0.128411681
0.361561744 0.23832809 0.170811 0.128412
0.3563965570.253804215 0.181230427 0.127904445
0.361496557 0.23816194 0.170498 0.127904
0.3563276450.253667659 0.180959827 0.127368224
0.361427645 0.2379863 0.170166 0.127368
0.3562550080.253523722 0.180674601 0.126803018
0.361355008 0.23780116 0.169817 0.126803
0.3561786470.253372403 0.180374748 0.126208827
0.361278647 0.23760653 0.16945 0.126209
0.356098560.253213703 0.180060267 0.125585652 0.36119856 0.23740241 0.169065 0.125586
0.3560147490.253047622 0.17973116 0.124933491
0.361114749 0.23718879 0.168662 0.124933
42
`
0.3559272120.252874159 0.179387426 0.124252346
0.361027212 0.23696567 0.168241 0.124252
0.3558359510.252693315 0.179029064 0.123542216
0.360935951 0.23673307 0.167802 0.123542
0.355740964 0.25250509 0.178656076 0.12280310.360840964 0.23649096 0.167345 0.122803
0.3556422530.252309483 0.17826846 0.122035
0.360742253 0.23623937 0.16687 0.122035
0.3555398160.252106494 0.177866218 0.121237915
0.360639816 0.23597828 0.166378 0.121238
0.3554336550.251896125 0.177449349 0.120411845
0.360533655 0.23570769 0.165867 0.120412
0.3553237690.251678374 0.177017852 0.119556791
0.360423769 0.23542761 0.165339 0.119557
0.3552101580.251453241 0.176571729 0.118672751
0.360310158 0.23513804 0.164792 0.118673
0.3550928210.251220727 0.176110979 0.117759726
0.360192821 0.23483897 0.164228 0.11776
0.354971760.250980832 0.175635601 0.116817717 0.36007176 0.23453041 0.163646 0.116818
0.3548469740.250733556 0.175145597 0.115846722
0.359946974 0.23421236 0.163046 0.115847
0.3547184630.250478898 0.174640966 0.114846743
0.359818463 0.23388481 0.162428 0.114847
0.3545862270.250216858 0.174121707 0.113817778
0.359686227 0.23354776 0.161792 0.113818
0.3544502660.249947437 0.173587822 0.112759829
0.359550266 0.23320123 0.161138 0.11276
0.354310580.249670635 0.17303931 0.111672895 0.35941058 0.23284519 0.160466 0.111673
0.3541671690.249386452 0.17247617 0.110556976
0.359267169 0.23247967 0.159776 0.110557
0.3540200330.249094887 0.171898404 0.109412072
0.359120033 0.23210465 0.159069 0.109412
Pentru valori ale factorului dinamic D > Dφ are loc patinarea roţilor motoare şi din acestă cauză solicitarea autovehiculului se poate realiza numai până la nivelul lui Dφ .
Pentru valori ale factorului dinamic D < Dφ aderenţa este asigurată iar deplasarea este determinată numai de capacitatea motorului de a dezvolta o forţă tangenţială la roată care să depăşească rezistenţele la înaintare.
Indicii de performanţă ai autoturismului care se pot stabili cu ajutorul caracteristicii dinamice sunt:
• vmax - viteza maximă a autovehiculului pe un anumit tip de drum
• ψ -rezistenţa totală maximă a drumului ce poate fi invinsă de autovehicul cu o anumită viteză de deplasare impusă .
• p - panta maximă a drumului pe care se poate deplasa autovehiculul
Determinarea vitezei maxime.
La atingerea vitezei maxime autovehiculul se deplasează în regim stabil de mişcare
43
`
( dv/dt = 0 ).
În aceast caz factorul dinamic este :
D = f .cos α + sin α= ψ
unde : α - unghiul de înclinare al căii de rulare faţă de orizontală;
f - coeficientul de rezistenţă la rulare;
ψ - coeficientul rezistenţei totale al drumului
Pentru determinarea vitezei maxime de deplasare pe un drum caracterizat prin coeficientul de rezistenţă totală "ψ 1" se trasează o dreaptă de nivel de ordonată D =ψ 1 care intersectează graficul factorului dinamic sau al caracteristicii de propulsie al drumului în punctul "A". Abscisa acestui punct reprezintă viteza maximă ce o poate realiza autovehiculul pe acel drum .
Pentru un alt drum caracterizat prin coeficientul de rezistenţă totală " ψ 2" se va obţine un alt punct de ordonată D = ψ 2 al cărui abscisă reprezintă viteza maximă ce o poate realiza autovehiculul pe drumul respectiv .
Pentru determinarea vitezei maxime de deplasare a autovehiculului pe un drum cu coeficientul de rezistenţă la rulare "f” şi panta "p" se utilizează caracteristica dinamică şi caracteristica de propulsie a drumului parcurgând următoarele etape : - se calculează panta drumului în funcţie de unghiul de înclinare al drumului α = ( 00 , 30 ; 50 ) -se calculează valoarea fiecărui coeficient de rezistenţă totală al drumului "ψ "corespunzător înclinărilor de mai sus pentru un drum din beton- se trasează dreptele orizontale de ordonate D = ψ până când acestea intersectează curbele factorului dinamic "D" sau factorului de propulsie "Dα " - valorile absciselor acestor puncte reprezintă valorile vitezelor maxime căutate - datele obţinute se notează în tabelul urmator.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresia geometrica) -sosea betonata stare buna Treapta 1
Treapta 2
Treapta 3
Treapta 4
psi 0
psi 5
psi 10
psi 19
44
`
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresia geometrica) -sosea betonata stare satisfacatoare Treapta 1
Treapta 2
Treapta 3
Treapta 4
ψ(0)
ψ(5)
ψ(10)
ψ(19)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Treapta 1
Treapta 2
Treapta 3
Treapta 4
ψ(0)
ψ(5)
ψ(10)
ψ(19)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Treapta 1
Treapta 2
Treapta 3
Treapta 4
ψ(0)
ψ(5)
ψ(10)
ψ(19)
45
`
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresie aritmetica)-sosea betonata stare buna
Treapta 1
Treapta 2
Treapta 3
Treapta 4
ψ(0)
ψ(5)
ψ(10)
ψ(19)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresie aritmetica)-sosea betonata stare satisfacatoare
Treapta 1
Treapta 2
Treapta 3
Treapta 4
ψ(0)
ψ(5)
ψ(10)
ψ(19)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresia aritmetica)-sosea pavata stare buna
Treapta 1Treapta 2Treapta 3Treapta 4ψ(0)ψ(5)ψ(10)ψ(19)
46
`
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Caracteristica dinamica (progresia aritmetica)-sosea pavata cu hartoape
Treapta 1
Treapta 2
Treapta 3
Treapta 4
ψ(0)
ψ(5)
ψ(10)
ψ(19)
Panta maxima p [%] in progresia geometricaViteza autovehiculului va m/h] 30 60 90 110 117
Panta maxima p [%] 0.308 0.155 0.04 0.01 0.001Unghiul de inclinare α [ᵒ] 17.938742 8.916796253 2.29244278 0.572967345 0.057295789
Panta maxima p [%] in progresia aritmeticaViteza autovehiculului va m/h] 30 60 90 110 117
Panta maxima p [%] 0.308 0.145 0.061 0.01 0.001Unghiul de inclinare α [ᵒ] 17.938742 8.337279189 3.4972137 0.572967345 0.057295789
Coeficientul rezistentei la rulare f 0.025
Rezistenţa totală maximă a drumului .
Rezistenţa totală maximă a drumului pe care poate să o învingă autovehiculul deplasându-se cu viteza "va" se determină prin ridicarea unei verticale de pe axa absciselor , din punctul corespunzător valorii vitezei "va" până când acesta intersectează curba factorului dinamic al celei mai mici trepte de viteză în punctul "B". Ordonata acestui punct reprezintă rezistenta totală maximă a drumuluiD = ψ ce poate fi învinsă cu viteza "va" .
Rezistenţa totală maximă a drumuluipe care se poate deplasa autovehiculul într-o anumită treaptă de viteză se obţine prin trasarea tangentelor orizontale la curbele factorului dinamic corespunzătoare fiecărei trepte .
Coordonatele punctului de tangenţă reprezintă rezistenţa totală maximă a drumului ,respectiv viteza de deplasare la care se poate învinge această rezistenţă cu schimbatorul de viteze într-o anumită treaptă . .
În cazul când tangenta se duce la curba factorului dinamic al treptei a I-a se obţine rezistenţa totală maximă a drumului pe care se poate deplasa autovehiculul "ψmax ".
47
`
Determinarea pantei maxime
Panta maximă pe care se poate deplasa autovehiculul într-o anumită treaptă de viteză , este egal cu diferenţa dintre valoarea factorului dinamic realizat la viteza critică "vMmax " al acelei trepte de viteză şi valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare "f" .
Atunci când condiţia de aderenţă nu este satisfăcută în anumite trepte de viteză , valorile factorului dinamic sunt limitate la valorile factorului dinamic la limita de aderenţă "D" (punctul C1
corespunzător treptei a II-a) , iar indicii de performanţă se stabilesc funcţie de aceste valori.Pentru determinarea pantei maxime “p” ce poate fi urcată de autovehicul cu o anumită viteză se
procedează astfel:- se trasează o dreaptă orizontală la înălţimea " f " faţă de axa absciselor- se ridică verticale din dreptul fiecărei viteze "va " specificate în Tabelul 5 până la intersecţia acestora cu graficul "D" sau "D" şi se citesc ordonatele acestor puncte - se calculează diferenţa : D - f = p , sau D - f = p- se determină unghiul de înclinare al drumului cu relaţia : = arcsin(p)
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
Caracteristica dinamica (progresia geometrica)
Treapta 1Treapta 2Treapta 3Treapta 4psi 30psi 60psi 90psi 110psi 117
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
Caracteristica dinamica (progresie aritmetica)
Treapta 1Treapta 2Treapta 3Treapta 4psi 30psi 60psi 90psi 110psi 117
48
`
-200 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 00.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
Ga+G1Ga
Ga-G2
ϕ=0.8
ϕ=0.6
Diagrama acceleratiilor autovehiculelor
Performanţele şi calităţile dinamice ale autovehieulelor sunt influenţate semnificativ de capacitatea de demarare a acestora .
Demarajul reprezintă procesul de creştere a vitezei autovehiculului şi are o influenţă importantă în cazul pornirii de pe loc şi în trafic la depăşirea altui autovehicul.
Studiul demarajului autovehiculelor constă în determinarea unor parametri cu ajutorul cărora se poate aprecia şi compara capacitatea de demarare între diferite tipuri de autovehicule .
Cei mai importanţi parametri de apreciere a capacităţii de demaraj sunt : acceleraţia de demaraj , timpul de demaraj şi spaţiul de demaraj .
Procesul de demarare este caracterizat prin :- acceleraţia de demaraj - este acceleraţia autovehiculului în timpul când viteza sa creşte de la zero sau de la o valoare inferioară "v0" , până la o valoare superioară "vn" . - timpul de demaraj- timpul necesar creşterii vitezei autovehiculului de la zero până la o valoare "vn" (de regulă vn = 100 Km/h , sau vn = 0,9.vmax ) , cu schimbarea succesivă a treptelor de viteză , pe un sector de drum orizontal şi rectiliniu , încărcat cu sarcină nominală şi în condiţii meteorologice standard . În unele cazuri timpul de demaraj se mai poate apecia şi prin timpul necesar de la pornirea de pe loc până la parcurgerea unei anumite distanţe "Sd " (în mod obişnuit se au în vedere două valori Sd = 400 m şi Sd = 1000 m) ; .- timpul de repriză - timpul necesar creşterii vitezei autovehiculului într-o anumită treaptă de viteză de la o valoare "val" pânăla o valoare va2 ( de obicei val = 40 ; 60 ; 90 Km/h , iar va2 = 60 ; 90 120 ; 160 Km /h) - spaţiul de demaraj- spaţiul parcurs de autovehicul în timpul demarajului.
Acceleraţia de demaraj se poate studia cu ajutorul caracteristicii dinamice a autovehiculului şi a relaţiei :
49
`
D = a
aR
G
RF
= f cos + sin + gi
dt
dv
unde:FR - forţa tangenţială la roată dezvoltată de motor ; Ra - forţa de rezistenţă a aerului; Ga - greutatea autovehiculului f - coeficientul de rezistenţă la rulare;- unghiul de înclinare longitudinală a căii de rulare;i - coeficientul de influenţă al maselor în mişcarea de rotaţie asupra
maselor în mişcare de translaţie ale autovehiculului . Aceasta se calculează cu relaţia:
i = 1 + i + (5.2) i = 2
ra
2
trtrm
rm
iJ
(5.3)2
ra
n
1R
rm
J
unde:Jm - momentul de inerţie al mecanismului motor, inclusiv volantul redus la arborele cotit , pentru autoturisme
Jm = 0.05Kg . m2
JR - momentul de inerţie al unei roţi a autovehiculului pentru autoturismeJR = 0.4Kg . m2
n - numărul de roţi ale autovehicululuitr - randamentul mecanic global al transmisiei autovehiculului ;
itr - raportul total de transmitere al transmisiei autovehicululuiitr = i0
.icvi
i0 - raportul de transmitere al transmisiei principaleicvi- raportul de transmitere corespunzător treptei selectate din schimbătorul de vitezerr - - raza de rulare a roţilor motoare ma- masa automobilului
ma = Ga / g
Din relaţia (5.1) rezultă :
a = dt
dv
= ( D - i
g
Se observă că acceleraţia autovehiculului este direct proporţională cu diferenţa D - şi invers
proporţională cu "i" .Dacă se cunoaşte factorul dinamic "D" (caracteristica dinamică) , se poate calcula acceleraţia
autovehiculului cu ajutorul realaţiei (5.6). Deoarece factorul dinamic maxim este limitat de aderenţă, rezultă că şi acceleraţia maximă poate
fi limitată de aderenţa roţilor motoare, respectiv:
aφ= dt
dv
=(D- i
g
50
`
Variatia acceleratiei functie de ϕva [km/h]
Dϕ0.7 aϕ0.7 Dϕ0.35 aϕ0.35 ψ
0 0.3568808 3.2255310.178380801
1.54144312 0.015
50.35684914 3.225232
0.178349139 1.5411444 0.015
100.35681375 3.224898
0.178313752
1.54081053 0.015
150.35677464 3.224529 0.17827464
1.54044152 0.015
20 0.3567318 3.2241250.178231803
1.54003737 0.015
250.35668524 3.223686
0.178185241
1.53959807 0.015
300.35663495 3.223211
0.178134954
1.53912363 0.015
350.35658094 3.222702
0.178080942
1.53861405 0.015
400.35652321 3.222157
0.178023205
1.53806932 0.015
450.35646174 3.221577
0.177961744
1.53748945 0.015
500.35639656 3.220962
0.177896557
1.53687443 0.015
550.35632765 3.220312
0.177827645
1.53622427 0.015
600.35625501 3.219627
0.177755008
1.53553897 0.015
650.35617865 3.218906
0.177678647
1.53481852 0.015
700.35609856 3.218151 0.17759856
1.53406293 0.015
750.35601475 3.21736
0.177514749 1.5332722 0.015
800.35592721 3.216534
0.177427212
1.53244632 0.015
850.35583595 3.215673
0.177335951 1.5315853 0.015
900.35574096 3.214777
0.177240964
1.53068914 0.015
950.35564225 3.213846
0.177142253
1.52975783 0.015
1000.35553982 3.212879
0.177039816
1.52879137 0.015
105 0.3554336 3.211877 0.17693365 1.5277897 0.015
51
`
6 5 8
1100.35532377 3.210841
0.176823769
1.52675304 0.015
1150.35521016 3.209769
0.176710158
1.52568115 0.015
1200.35509282 3.208662
0.176592821
1.52457413 0.015
1250.35497176 3.20752 0.17647176
1.52343196 0.015
1300.35484697 3.206342
0.176346974
1.52225464 0.015
1350.35471846 3.20513
0.176218463
1.52104218 0.015
1400.35458623 3.203882
0.176086227
1.51979458 0.015
1450.35445027 3.2026
0.175950266
1.51851183 0.015
1500.35431058 3.201282 0.17581058
1.51719394 0.015
1550.35416717 3.199929
0.175667169
1.51584091 0.015
1600.35402003 3.19854
0.175520033
1.51445273 0.015
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Diagrama variatiei acceleratiei progresie aritmetica
a1
a2
a3
a4
aϕ0.7
aϕ0.35
52
`
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Diagrama variatiei acceleratiei progresia geometrica a1
a2
a3
a4
aϕ0.7
aϕ0.35
PROGRESIE GEOMETRICA
Treapta I Treapta II
va [km/h] D 1/a [s2/m] a va [km/h] D 1/a [s2/m] a
8.38908010.33208166
10.33427384
32.99155922
811.8092621
9 0.23575310.474148
9 2.10904199.4377151
10.33519049
90.33102826
43.02089007
913.2854199
70.2379213
20.469537
22.1297566
710.486350
10.33799651
80.32815247
13.04736392
114.7615777
40.2398696
7 0.4654692.1483709
911.534985
10.34049971
60.32562887
23.07098075
616.2377355
20.2415981
80.461918
32.1648848
712.583620
10.34270009
40.32344240
23.09174058
417.7138932
90.2431068
30.458863
3 2.179298313.632255
20.34459765
10.32158028
13.10964340
319.1900510
60.2443956
30.456285
32.1916112
914.680890
20.34619238
80.32003182
83.12468921
520.6662088
40.2454645
80.454168
92.2018238
415.729525
20.34748430
50.31878829
73.13687801
922.1423666
10.2463136
70.452501
82.2099359
416.778160
20.34847340
20.31784275
63.14620981
523.6185243
90.2469429
10.451274
2 2.215947617.826795
20.34915967
90.31718999
13.15268460
325.0946821
60.2473522
90.450479
12.2198588
218.875430
20.34954313
50.31682642
53.15630238
426.5708399
30.2475418
30.450111
92.2216695
919.924065
20.34962377
10.31675007
83.15706315
728.0469977
10.2475115
10.450170
62.2213799
220.972700
20.34940158
60.31696053
43.15496692
229.5231554
80.2472613
30.450655
5 2.218989822.021335
30.34887658
20.31745893
9 3.1500136830.9993132
60.2467913
10.451569
42.2144992
423.069970
30.34804875
70.31824801
43.14220342
932.4754710
30.2461014
30.452917
42.2079082
424.118605
30.34691811
20.31933209
33.13153617
1 33.9516288 0.24519170.454707
32.1992167
925.167240
30.34548464
60.32071718
53.11801190
535.4277865
80.2440621
10.456949
7 2.188424926.215875
30.34374836
10.32241105
43.10163063
236.9039443
50.2427126
70.459657
62.1755325
727.264510
30.34170925
50.32442333
33.08239235
138.3801021
30.2411433
80.462847
32.1605397
9
53
`
28.3131453
0.339367328
0.326765664
3.060297062 39.8562599
0.23935424
0.4665383
2.14344657
29.3617803
0.336722582
0.329451867
3.035344765
41.33241768
0.23734524
0.4707537
2.12425291
30.4104154
0.333775015
0.332498158 3.00753546
42.80857545
0.23511639
0.4755205 2.1029588
31.4590504
0.330524628
0.335923398
2.976869148
44.28473322
0.23266768 0.48087
2.07956425
32.5076854
0.326971421
0.339749407
2.943345828 45.760891
0.22999912
0.4868385
2.05406925
33.5563204
0.323115393
0.344001331 2.9069655
47.23704877
0.22711071 0.493468
2.02647381
34.6049554
0.318956546
0.348708086
2.867728165
48.71320655
0.22400245
0.5008068
1.99677793
35.6535904
0.314494878
0.353902899
2.825633821
50.18936432
0.22067433
0.5089106 1.9649816
36.7022254
0.309730389
0.359623945 2.78068247
51.66552209
0.21712636
0.5178436
1.93108483
37.7508604
0.304663081
0.365915135
2.732874111
53.14167987
0.21335854
0.5276801
1.89508761
38.7994955
0.299292952 0.37282706
2.682208745
54.61783764
0.20937086
0.5385059
1.85698995
39.8481305
0.293620003
0.380418148
2.628686371
56.09399542
0.20516333
0.5504208
1.81679185
40.8967655
0.287644233
0.388756087
2.572306989
57.57015319
0.20073595
0.5635412
1.77449331
41.9454005
0.281365644
0.397919581
2.513070599
59.04631096
0.19608872
0.5780032
1.73009432
Treapta III Treapta IV
va [km/h] D 1/a [s2/m] a va [km/h] D 1/a [s2/m] a
16.6238338
0.167174349 0.68344362
1.463178485 23.40128
0.118162533
1.00487896
0.995145
18.7018131
0.168634848
0.676946603
1.477221388 26.32644
0.119041994
0.99638478
1.003628
20.7797923
0.169929783
0.671288543
1.489672379 29.2516
0.119785247
0.98931731
1.010798
22.8577715
0.171059155
0.666430547
1.500531457 32.17676
0.120392294
0.98361897
1.016654
24.9357507
0.172022964
0.662339986
1.509798624 35.10192
0.120863133 0.9792442
1.021196
27.013730.17282121
10.65898992
61.51747387
9 38.027080.12119776
50.9761585
71.02442
429.091709
20.17345389
40.65635867
51.52355722
2 40.95224 0.121396190.9743380
71.02633
831.169688
40.17392101
50.65442942
41.52804865
3 43.87740.12145840
90.9737686
31.02693
833.247667
70.17422257
20.65318997
61.53094817
2 46.80256 0.121384420.9744458
71.02622
435.325646
90.17435856
70.65263255
21.53225577
9 49.727720.12117422
40.9763750
11.02419
737.403626
10.17432899
80.65275366
91.53197147
4 52.652880.12082782
10.9795709
41.02085
539.481605
30.17413386
70.65355408
11.53009525
7 55.578040.12034521
20.9840585
7 1.016241.559584
60.17377317
20.65503879
91.52662712
8 58.50320.11972639
50.9898732
7 1.0102343.637563
80.17324691
5 0.657217161.52156708
7 61.428360.11897137
10.9970615
71.00294
7
54
`
45.7155430.17255509
50.66010298
31.51491513
5 64.35352 0.118080141.0056821
7 0.9943547.793522
30.17169771
20.66371478
6 1.50667127 67.278680.11705270
21.0158070
90.98443
949.871501
50.17067476
50.66807608
81.49683549
3 70.203840.11588905
81.0275233
10.97321
451.949480
70.16948625
60.67321579
81.48540780
4 73.1290.11458920
61.0409346
90.96067
554.027459
90.16813218
40.67916871
21.47238820
3 76.054160.11315314
71.0561643
90.94682
256.105439
20.16661254
90.68597612
11.45777669
1 78.979320.11158088
11.0733579
80.93165
658.183418
40.16492735
1 0.693686561.44157326
6 81.904480.10987240
81.0926871
30.91517
560.261397
6 0.163076590.70235672
31.42377792
9 84.829640.10802772
81.1143544
10.89738
162.339376
90.16106026
60.71205257
51.40439068
1 87.75480.10604684
11.1385991
80.87827
264.417356
10.15887837
9 0.72285071 1.38341152 90.679960.10392974
71.1657050
9 0.8578566.495335
30.15653092
90.73484000
41.36084044
7 93.605120.10167644
61.1960095
70.83611
468.573314
50.15401791
60.74812363
31.33667746
3 96.530280.09928693
81.2299160
60.81306
470.651293
8 0.151339340.76282156
21.31092256
6 99.455440.09676122
31.2679098
3 0.7887
72.7292730.14849520
10.77907361
11.28357575
8 102.38060.09409930
11.3105786
90.76302
274.807252
20.14548549
90.79704326
51.25463703
7105.3057
60.09130117
21.3586404
5 0.7360376.885231
50.14231023
40.81692244
71.22410640
5108.2309
20.08836683
61.4129798
20.70772
478.963210
70.13896940
60.83893753
4 1.19198386111.1560
80.08529629
3 1.47469880.67810
581.041189
90.13546301
60.86335700
21.15826940
4114.0812
40.08208954
31.5451865
40.64717
183.119169
10.13179106
20.89050126
21.12296303
5 117.00640.07874658
61.6262182
10.61492
4
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
Variatia acceleratiei - progresia geometrica
1/a11/a21/a31/a4
55
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
Variatia acceleratiei - progresia aritmetica
1/a11/a21/a31/a4
Timpul si spatiul de demarare al autovehiculelor
Capacitatea de demarare a autovehiculelor este caracterizată de acceleraţia acestuia , insă pentru a avea parametri de apreciere mai uşor de utilizat în compararea diferitelor tipuri de autovehicule , este mai utilă determinarea timpului şi spaţiului de demarare.
Pe baza definiţiilor timpului de demarare şi al timpului de repriză din lucrarea anterioară se poate scrie urmatoarea relaţie de calcul a timpului de demarare de la o viteză inferioară V a1 la o viteză superioară Va2 :
td=
∫0
t
dt =
∫v a1
va2dva
unde "a" reprezintă acceleraţia mişcării autovehiculului.Similar, pentru spaţiul de demarare se poate scrie relaţia :
Sd=
∫0
s
ds =
∫0
td
va⋅dt
Întrucât funcţiile a = f(va) şi va = f(t) nu sunt cunoscute , timpul şi spaţiul de demarare determină prin rezolvarea pe cale grafo-analitică a integralelor din ecuaţiile (1) şi (2) .
Pentru rezolvarea aplicaţiei se utilizează parametrii tehnici ai autovehiculului determinaţi în lucrările precedente şi graficele de variaţie ale inversului acceleraţiei funcţie de viteza autovehiculului la deplasarea pe următoarele categorii de drum : drum orizontal din beton în stare uscată , drum orizontal din beton în stare umedă , drum din beton în stare uscată cu panta = 5° şi drum beton în stare umedă cu panta = 5° .
Pentru a se determina timpul de demarare de la pornirea de pe loc pînă la "vmax" , se
56
`
construieşte diagrama inversului acceleraţiei pentru toate treptele de viteză, considerându-se că trecerea de la o treaptă la alta se face continuu, fără întreruperile necesare schimbării angrenajelor din cutia de viteze.
Pentru determinarea pe cale grafică a suprafeţei de sub curba "1/a" , se împarte intervalul de
viteze considerate vok - vnk în mai multe subintervale suficient de mici, de marime egală cu "dv" .
Ti =
13,6
⋅¿ ¿1/ai+1/ ai+1
2⋅dv
Timpul de demarare de la viteza "vok" la viteza "vnk" în treapta respectivă de viteză va fi:
td = ∑i=1
n
ΔT i
unde : n - numărul de trapeze (intervale de mărime dv) din intervalul v0k – vnk .v0k şi vnk[ km/h] - intervalul de viteze pentru care se studiază demarajul autovehiculului ,
corespunzător poziţiei schimbătorului în treapta "k" de vitezeValorile "1/ai " şi "1/ai+1"se determină prin citire directă pe graficul variaţiei 1/a = f(va)
trasat în lucrarea precedentă .
57
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
1/a- progresia aritmetica
1/a1 1/a21/a3 1/a41 23 45 67 89 1011 1213 1415 16infasuratoare
0 20 40 60 80 100 120 1400
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
1/a- progresia geometrica
1/a1 1/a21/a3 1/a42 34 56 78 910 1112 1314 1516 17infasuratoare
58
`
Reprezentarea grafica a timpului de demarare:
0 2 4 6 8 10 12 140
20
40
60
80
100
120
140
Diagrama demarajului-de la 0[km/h] la vn pentru toate treptele- progresia geometrica
Series2
td
va
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14
Timpul de demarare- progresia geometrica
Series2
va
td
0 2 4 6 8 10 12 140
20
40
60
80
100
120
140
Diagrama demarajului-de la 0[km/h] la vn pentru toate treptele- progresia aritmetica
Series2
td
va
59
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14
Timpul de demarare- progresia aritmetica
Series2
va
td
Trasarea diagramei spaţiului de demarare în funcţie de viteza de deplasare a autovehiculului Sd= f (va), pentru fiecare dintre condiţiile de deplasare - determinarea timpului de demarare în cazul creşterii vitezei de la zero la 100 Km/h pe un drum orizontal din beton în stare uscată - determinarea timpului de demarare şi a vitezei atinse după parcurgerea distanţelor : S 1 = 400 m ; şi S2 = 1000 m , pe un drum orizontal din beton în stare uscată
Spaţiul de demarare se determină cu ajutorul diagramei td = f (va) trasată în referatul precedent şi reprezintă , conform ecuaţiei (6.2) , aria suprafeţei cuprinse între axa ordonatelor şi curba td = f (va).
Pentru determinarea acestei arii se procedează în mod asemănător cazului determinării timpului de demarare . Se împarte intervalul de timp pentru demarare în subintervale “dt” suficient de mici şi se divide întreaga suparafaţă în trapeze mixtilinii a căror arie "Si" se determină cu relaţia :
Si =
13,6
⋅¿ ¿v i+v i+1
2⋅dt
Spaţiul de demarare va fi :
Sd =
∑i=1
n
ΔS i
60
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14Timpul de demarare- progresia geometrica
Se-ries2234567891112
va
td
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
14
Timpul de demarare- progresia aritmeticaSe-ries223456789101112
va
td
61
`
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
Spatiul de demarare-progresia geometrica
Series2
Va
Sd
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
Spatiul de demarare- progresia aritmetica
Series2
Va
Sd
62
`
Parametrii capacitatii de franare ai autovehiculelor
Frânarea este un regim tranzitoriu de mişcare în care autovehiculul îşi reduce viteza până la o anumită valoare sau până la repaus .
Importanţa deosebită pe care o are capacitatea de frânare în siguranţa circulaţiei şi a rulării cu viteze ridicate pe drumurile publice face ca aceasta să fie una dintre principalele limite în creşterea vitezelor de deplasare ale autovehiculelor .
Parametri capacităţii de frânare sunt :- deceleraţia maximă corespunzătoare procesului de frânare- timpul minim de frânare- spaţiul minim de frânare- spaţiul de oprire
Deceleraţia la frânare - Reprezintă acceleraţia mişcării autovehiculului în timpul procesului de frânare .
Deoarece viteza autovehiculului se reduce , valoarea acceleraţiei mişcării este negativă .Valoarea deceleraţiei depinde de intensitatea cu care este acţionat sistemul de frânare , caracteristicile tehnice ale sistemului de frânare , starea suprafeţei căii de rulare , starea anvelopelor , viteza iniţială a autovehiculului , dacă frânarea se execută cu motorul decuplat sau cuplat la transmisie , etc.
Când frânarea se produce fără decuplarea motorului şi cu pedala de acceleraţie liberă (mersului în gol corespunzător sarcinii motorului egală cu zero) , asupra roţilor motoare se manifestă atât rezistenţele exterioare datorate înaintării autovehiculului , forţa de inerţie a autovehiculului în mişcare de translaţie , momentele de inerţie ale roţilor şi ale organelor transmisiei în mişcare de rotaţie , cât şi influenţa momentelor de inerţie motorului în mişcare de rotaţie şi forţele de rezistenţă din motor (forţele de frecare , rezistenţele datorită admisiunii şi comprimării amestecului în cilindri , a evacuării gazelor arse , etc.).
În cazul frânării intensive cu toate roţile şi cu ambreiajul decuplat , deceleraţia autovehiculului se determină cu relatia :
( dvdt )max= gδ1 (γ f+ f±p+
kAva2
13⋅Ga)
unde1 - coeficientul de influenţă al roţilor aflate în mişcare de rotaţie asupra deplasării autovehiculului în mişcare de translaţie
1= 1 +
∑1
n
JR
ma⋅rr2
unde :- JR=0.4 kg.m2- momentul de inerţie al unei roţi - rr=0.289m- raza de rulare a roţilor - ma=1664 kg- masa autovehiculului; ma = Ga / g - n =4 - numărul de roţi ale autovehiculului- f - forţa de frânare specifică generată de sistemul de frânare.
Valoarea forţei de frânare specifice "f" este determinată de intensitatea acţionării sistemului de frânare si poate varia între (0 …) 0 – când momentul de frânare este nul (nu se frânează) - coeficientul de aderenţă , când roata frânată atinge limita de aderenţă a drumului ( patinare a roţilor de max 18-25%)
63
`
coeficientul de frecare de alunecare dintre pneu şi calea de rulare , în cazul blocării roţilor, ( <),- f =0.0162 - coeficientul de rezistenţă la rulare
- p - panta drumului ; (semnul plus (+) pentru urcarea pantei şi semnul minus (-) pentru coborâre - k = 0.83- coeficientul de rezistenţă aerodinamică frontală al autovehiculului - A =1.8245 m2 - aria secţiunii transversale a autovehiculului - va - viteza autovehiculului [Km/h] - Ga =16324 N- greutatea autovehiculului - g =9.81 m/s2- acceleraţia gravitaţională
Dacă frânarea începe la o viteză mai mică de 80 Km/h influenţa rezistenţei aerului se poate neglija , iar în cazul deplasării pe un drum foarte bun se poate neglija influenţa rezistenţei la rulare
Valoarea maximă a deceleraţiei se obţine atunci când toate roţile ajung simultan la limita de aderenţă . În acest caz valoarea forţei de frânare specifice "f" este egală cu valoarea sa maximă "" ( la limita de aderenţă : f = ) .
În aceste ipoteze ecuaţia deceleraţiei devine :
( dvdt )max= g
δ1⋅(ϕ±p )
În cazul deplasării pe un drum orizontal ( p = 0 ) rezultă:
( dvdt )max= g
δ1⋅¿ ¿
Dacă în urma acţionării sistemului de frânare se produce blocarea roţilor (f = ) , deceleratiile
corespunzătoare celor trei ipoteze de deplasare sunt :
( dvdt )b=gδ1 (μ±p+
kAva2
13⋅Ga)
- Timpul de frânare - Reprezintă perioada de frânare intensă cuprisă între momentul în care forţa de frânare a atins intensitatea impusă de conducatorul auto şi momentul în care viteza s-a redus la valoarea dorită , sau autovehiculul s-a oprit .
În cazul frânării cu motorul decuplat , dacă viteza autovehiculului se reduce de la valoarea "val"până la valoarea "va2",timpul minim de frânare "tmin" se determină cu relaţia :
tf min =
δ 1⋅Ga
g⋅√k⋅A⋅F f
⋅¿ ¿[arctg ( va 1
3,6⋅√ k⋅AF f
)−arctg( va 2
3,6 √ k⋅AF f
)]unde : Ff = Ga ( + f ± p ) când frânarea are loc fără blocarea roţilorşi Ff = Ga ( ± p ) când roţile sunt blocate
În cazul deplasării cu viteza redusă (sub 80 km/h) pe o cale orizontală , la frânarea autovehiculului influenţa rezistenţei aerului se poate neglija ( Ra¿ 0 ) şi relaţia de calcul a timpului de frânare devine :
- în cazul frânării cu toate roţile fără blocarea lor :
tf min =
δ1
3,6⋅g⋅(ϕ+ f )⋅¿ ¿
( va1 - va2 )- în cazul blocării roţilor
tf 0 =
δ1
3,6⋅g⋅μ⋅¿ ¿
( va1 - va2 )Dacă frânarea se execută până la oprirea autovehiculului (va2 = 0) rezultă:
64
`
tf min =
δ1
3,6⋅g⋅(ϕ+ f )⋅¿ ¿
va1 sau tf 0 =
δ1
3,6⋅g⋅μ⋅¿ ¿
va1
Influenţa construcţiei şi a stării tehnice a mecanismului de frânare , a greutăţii totale a autovehiculului şi a repartiţiei dinamice a sarcinilor pe punţi se apreciază prin coeficientul de eficacitate al frânelor " Ke ".
Acesta reprezintă raportul dintre deceleraţia maximă posibilă ( + f ) şi deceleraţia dezvoltată în condiţii reale la frânarea intensivă .
Valorile coeficientului de eficacitate al frânelor "Ke" pentru diferite autovehicule sunt indicate în tabelul 1.
Tipul autovehiculului Fară încărcătură Cu sarcină nominalăFrână cu repartitor
Frână fără repartitor
Frână cu repartitor
Frână fără repartitor
Autoturisme1,00...1,05 1,10...1,20 1,00...1,05 1,10...1,20
Autocamioane max. 5 tone şi autobuze max. 7,5 m
1,20 1,40 1,40 1,60
Autocamioane peste 5 tone şi autobuze peste 7,5 m
1,40 1,60 1,60 1,80
Dacă se ţine seama de coeficientul de eficacitate a frânelor, timpul minim de frânare va fi :- în cazul frânării cu toate roţile fără blocarea lor :
tf min =
δ1⋅Ke
3,6⋅g⋅(ϕ+ f )⋅¿ ¿
va1
- în cazul blocării roţilor
tf 0 =
δ1⋅K e
3,6⋅g⋅μ⋅¿ ¿
va1
- Spaţiul minim de frânare - Reprezintă distanţa parcursă în timpul frânării cu intensitate maximă , când viteza autovehiculului s-a micşorat de la val la va2 .
Dintre parametrii capacităţii de frânare , spaţiul minim de frânare determină în modul cel mai direct calităţile de frânare şi siguranţa circulaţiei .
Când frânarea se realizează cu toate roţile cu motorul decuplat în condiţii ideale de frânare ( pneuri noi, carosabil uscat, sistem de frânare în bună stare de funcţionare) , spaţiul minim de frânare se calculează cu relaţia:
Sf min =
δ1⋅Ga
2⋅g⋅k⋅A⋅ln
13⋅Ga⋅(ϕ+ f±p )+k⋅A⋅va 12
13Ga⋅(ϕ+f ±p )+k⋅A⋅va22
Cînd începerea frânării are loc de la viteze relativ mici rezistenţa aerului se poate neglija , iar spaţiul minim de frânare va fi :
Sf min =
δ1
26⋅g⋅va 1
2 −va 22
ϕ+ f±pÎn cazul frânării pe drum orizontal relaţia (18) devine:
65
`
Sf min =
δ1
26⋅g⋅va 1
2 −va 22
ϕ+ fDacă frânarea se realizează numai cu roţile punţii din faţă şi totodată se neglijază valoarea
rezistenţei la rulare a roţilor , atunci spaţiul minim de frânare se determină cu relaţia :
Sf min =
va 12 −va 2
2
26⋅g⋅
L−ϕ⋅hgϕ⋅b⋅cosα±(L−ϕ⋅hg )⋅p
unde : hg - înălţimea centrului de masă al autovehiculului faţă de calea de rulare b - distanţa de la centrul de masă la puntea din spate. L - ampatamentul autovehicului
Dacă frânarea se realizează numai cu roţile punţii din spate , spaţiul minim de frânare se calculează cu relatia:
Sf min =
va 12 −va 2
2
26⋅g⋅
L+ϕ⋅hg
ϕ⋅a⋅cosα±(L+ϕ⋅hg)⋅pÎn cazul frânării până la oprirea autovehiculului (va2 = 0) , pentru fiecare dintre situaţiile
anterioare , spaţiul de frânare se calculează cu relaţia : - dacă frânarea se realizează cu toate roţile
Sf min =
δ1⋅Ga
2⋅g⋅k⋅A⋅ln [1+
k⋅A⋅va 12
13Ga⋅(ϕ+f ±p )]
- dacă frânarea are loc numai cu roţile punţii din faţă :
Sf min =
va 12
26⋅g⋅
L−ϕ⋅hgϕ⋅b⋅cosα±(L−ϕ⋅hg )⋅p
- dacă frânarea are loc numai cu roţile punţii din spate :
Sf min =
va 12
26⋅g⋅
L+ϕ⋅hg
ϕ⋅a⋅cosα±(L+ϕ⋅hg)⋅pÎn practică datorită influenţei stării pneurilor, a căii de rulare şi a eficienţei mecanismului de
frânare , valorile reale ale spaţiului minim de frânare "Sf min" sunt mai mari cu 30 - 40% faţă de valorile calculate .
- Spaţiul de oprire "Sopr" - Reprezintă distanţa parcursă de autovehicul din momentul sesizării de către operator a necesităţii frânării şi până la oprirea completă a acestuia prin frânare .
Spaţiul de oprire este suma dintre spaţiul minim de frânare "S f min" şi spaţiul suplimentar de mişcare "Ss"datorat factorilor tehnici şi umani .
Sopr = Ss + Sf min
Spaţiul suplimentar Ss se calculează cu relaţia:
Ss =
va3,6 .( t1+ t2 + 0,5.t3)
66
`
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Series2Series4Series6Series8
tfmin
dv/dt
Unde:-t1=0.8 s –timpul intarzierii fiziologice-t2=0.4 s –timpul intarzierilor mecanice-t3=0.1 s –timpul de initiere a franei-t4–timpul de franare intensiva
Deceleratia maxima si timpul minim de franareUnghiul de inclinare al drumului
Modul de franare Starea caii de rulare Viteza initiala
(dv/dt)max
[m/s2] tfmin[s]
drum orizontal α1=0⁰
cu toate rotile
pana la limita de aderenta,
fara blocare
beton uscat ϕ=0.7
0.70 60.00 7.30 2.450.70 100.00 7.81 4.080.70 160.00 9.06 6.53
beton umed ϕ=0.35
0.35 60.00 3.91 4.730.35 100.00 4.43 7.890.35 160.00 5.67 12.63
polei ϕ=0.15 0.15 60.00 1.98 10.15
67
`
0.15 100.00 2.49 16.910.15 160.00 3.74 27.06
cu toate rotile
blocate
beton uscat μ=0.56
0.56 60.00 5.94 3.040.56 100.00 6.46 5.060.56 160.00 7.70 8.09
beton umed μ=0.28
0.28 60.00 3.24 5.820.28 100.00 3.75 9.700.28 160.00 5.00 15.52
polei μ=0.120.12 60.00 1.69 12.240.12 100.00 2.20 20.410.12 160.00 3.45 32.65
drum orizontal α2=5⁰
cu toate rotile
pana la limita de aderenta,
fara blocare
beton uscat ϕ=0.7
0.70 60.00 8.14 2.450.70 100.00 8.66 4.080.70 160.00 9.90 6.53
beton umed ϕ=0.35
0.35 60.00 4.76 4.730.35 100.00 5.27 7.890.35 160.00 6.52 12.63
polei ϕ=0.150.15 60.00 2.83 10.150.15 100.00 3.34 16.910.15 160.00 4.58 27.06
cu toate rotile
blocate
beton uscat μ=0.56
0.56 60.00 6.79 3.040.56 100.00 7.30 5.060.56 160.00 8.55 8.09
beton umed μ=0.28
0.28 60.00 4.08 5.820.28 100.00 4.59 9.700.28 160.00 5.84 15.52
polei μ=0.120.12 60.00 2.54 12.240.12 100.00 3.05 20.410.12 160.00 4.29 32.65
Spatiul minim de franare
68
`
Felul suprafetei de rulare
Coef. de aderenta/
frecare
Rotile franate
Viteza initiala [km/h]
10.00 60.00 80.00 100.00 120.00 160.00dr
um in
clin
at α
=0˚[
la u
rcar
e]
Drum de beton cu suprafata
uscata
0.70
toate rotile
0.55 19.36 33.89 51.96 73.16 123.24
ale puntii fata 1.66 59.91 106.51 166.43 239.65 426.05
ale puntii spate 1.94 69.89 124.24 194.13 279.55 496.97
0.56 toate rotile
0.68 23.88 41.66 63.60 89.13 148.58
Drumde beton cu suprafata
umeda
0.35
toate rotile
1.06 36.75 63.51 95.86 132.66 215.31
ale puntii fata 3.47 124.81 221.89 346.71 499.26 887.57
ale puntii spate 3.74 134.79 239.62 374.41 539.15 958.49
0.28 toate rotile
1.30 44.80 76.97 115.41 158.56 253.58
Drum de beton cu suprafata acoperita cu polei
0.15
toate rotile
2.27 75.57 127.11 186.16 249.69 381.39
ale puntii fata 8.27 297.88 529.57 827.45
1191.53 2118.27
ale puntii spate 8.55 307.85 547.30 855.15
1231.42 2189.19
0.12 toate rotile
2.74 89.83 149.68 217.08 288.39 433.00
Dru
m in
clin
at α
=5˚[
la u
rcar
e]
Drum de beton cu suprafata
uscata
0.70
toate rotile
0.49 17.31 30.36 46.63 65.79 111.39
ale puntii fata 1.21 43.70 77.69 121.39 174.80 310.76
ale puntii spate 1.35 48.78 86.72 135.49 195.11 346.87
0.56 toate rotile
0.59 20.84 36.44 55.79 78.43 131.65
Drumde beton cu suprafata
umeda
0.35
toate rotile
0.86 30.01 52.12 79.13 110.21 181.30
ale puntii fata 1.96 70.40 125.16 195.56 281.61 500.64
ale puntii spate 2.04 73.47 130.61 204.08 293.87 522.44
0.28 toate 1.01 35.17 60.85 91.97 127.46 207.51
69
`
rotile
Drum de beton cu suprafata acoperita cu polei
0.15
toate rotile
1.51 51.68 88.36 131.74 179.95 284.48
ale puntii fata 2.91 104.72 186.17 290.89 418.88 744.67
ale puntii spate 2.94 105.93 188.31 294.24 423.70 753.25
0.12 toate rotile
1.71 57.96 98.66 146.39 198.94 311.42
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.000.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00 Drum de beton cu suprafata
uscata
toate rotile 0.7punte fata 0.7punte spate 0.7toate rotile 0.56
Va
Sfmin
70
`
0.0020.00
40.0060.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
180.000.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00
1200.00Drum de beton
cu suprafata umeda
toate rotile 0.35punte fata 0.35punte spate 0.35toate rotile 0.28
Va
Sfmin
0.0020.00
40.0060.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
180.000.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00 Drum de beton cu suprafata
acoperita cu polei
toate rotile 0.15punte fata 0.15punte fata 0.15toate rotile 0.12
Va
Sfmin
71
`
Spatiul de oprire
Modul de franare
Viteza initiala [km/h]
10.00 60.00 80.00 100.00 120.00 160.00
Drum orizontal
din beton cu suprafata
uscata
cu toate rotile
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78Sfmi
n0.55 19.36 33.89 51.96 73.16 123.24
Sop 7.91 63.52 92.78 125.57 161.49 241.02
cu rotile din fata
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78Sfmi
n1.66 59.91 106.51 166.43 239.65 426.05
Sop 9.03 104.08 165.40 240.04 327.99 543.83
cu rotile din spate
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78
Sfmin
1.94 69.89 124.24 194.13 279.55 496.97
Sop 9.30 114.05 183.13 267.74 367.88 614.75
Drum orizontal
din beton cu suprafata
umeda
cu toate rotile
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78
Sfmin
1.06 36.75 63.51 95.86 132.66 215.31
Sop 8.42 80.92 122.40 169.47 220.99 333.08
cu rotile din fata
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78Sfmi
n3.47 124.81 221.89 346.71 499.26 887.57
Sop 10.83 168.98 280.78 420.32 587.59 1005.34
cu rotile din spate
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78Sfmi
n3.74 134.79 239.62 374.41 539.15 958.49
Sop 11.11 178.95 298.51 448.02 627.48 1076.26
Drum orizontal
din beton cu suprafata acoperita cu polei
cu toate rotile
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78Sfmi
n2.27 75.57 127.11 186.16 249.69 381.39
Sop 9.63 119.74 185.99 259.77 338.02 499.17
cu rotile din fata
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78Sfmi
n8.27 297.88 529.57 827.45 1191.53 2118.27
Sop 15.64 342.05 588.46 901.06 1279.86 2236.05
cu rotile din spate
Ss 7.36 44.17 58.89 73.61 88.33 117.78Sfmi
n8.55 307.85 547.30 855.15 1231.42 2189.19
Sop 15.91 352.02 606.19 928.76 1319.75 2306.97
72
`
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.000.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
Spatiul de oprire -drum orizontal din beton cu suprafata uscata
toate rotile franate
rotile din fata franate
rotile din spate franate
Va
Sop
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.000.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00
1200.00
Spatiul de oprire-drum orizontal din beton cu suprafata umeda
toate rotile franate
rotile din fata franate
rotile din spate franate
Va
Sop
73
`
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.000.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
Spatiul de oprire-drum orizontal din beton cu suprafata acoperita cu polei
toate rotile franate
rotile din fata franate
roti spate blocate
Va
Sop
Stabilitatea miscarii autovehiculelor cu roti
Stabilitatea unui autovehicul reprezintă capacitatea acestuia de a se opune alunecării , derapării , patinării şi răsturnării în timpul deplasării .
Principalii factori care produc pierderea stabilităţii autovehiculului sunt :- forţele care acţionează asupra autovehiculului ( forţa de tracţiune , forţa defrânare , forţele de inerţie , forţa laterală datorată vântului , etc.) ;- caracteristicile geometrice ale căii de rulare (înclinările longitudinale sau transversale , denivelări , neregularităţi, curbe etc.) ;- oscilaţiile autovehiculelor ( tangaj, ruliu, giraţie , ş.a).
1. - La urcarea unei pante autovehiculul poate să-şi piardă stabilitatea prin alunecare către piciorul pantei , sau prin răsturanarea în raport cu axa roţilor din spate.
Deoarece la urcarea pantelor mari , viteza şi acceleraţia autovehiculului au valori reduse , se poate neglija influenţa rezistenţei aerului şi rezistenţei la demarare.
Condiţia de stabilitate longitudinală la răsturnarela urcarea pantei este :
tgr<
bhg
unde : r - valoarea maximă a unghiului de înclinare longitudinală al căii de rulare faţă de orizontală care asigură stabilitatea la răsturnare
a, b, hg – coordonatele centrului de masă al autovehicululuiCondiţia de stabilitate longitudinală la alunecare a autovehiculului către piciorul pantei este :
- în cazul punţii motoare în spate : tg a<
a⋅ϕL−ϕ⋅hg
74
`
- în cazul punţii motoare în faţă : tg a<
b⋅ϕL+ϕ⋅hg
-când ambele punţi sunt motoare : tg a<În aceste relaţii "" reprezintă coeficientul de aderenţă al căii de rulare .
2. - La deplasarea rectilinie cu viteză mare pe drum orizontal este posibilă pierderea stabilităţii longitudinale datorită acţiunii forţei de rezistenţă frontală a aerului şi a forţei portante.
Condiţia de stabilitate longitudinală la răsturnare în acest caz este:
va<√26⋅b⋅Ga
2⋅ha⋅k⋅A+ρ⋅C z⋅A⋅bunde : - va - viteza de deplasare a autovehiculului [km/h] ;
- ha - înălţimea metacentrului faţă de calea de rulare - - densitatea aerului ; - Cz - coeficientul de portanţă; - A - aria secţiunii transversale a autovehiculului ; - k - coeficientul aerodinamic frontal - Cx – coeficientul de rezistenţă al aerului .
3. – La deplasarea autovehiculului pe o cale de rulare cu înclinare transversală , sau în viraje se poate pierde stabilitatea prin alunecarea sau prin răsturnarea transversală.
Condiţiile de stabilitate transversală la răsturnare în cazul deplasării în viraje cu viteză constantă (va = constant) pe o traiectorie de rază constantă sunt :- pentru calea de rulare cu înclinare transversală
var¿ 11,3 .√ R (E+2⋅hg⋅tg β )
2⋅hg−E⋅tg β- pentru calea de rulare orizontală :
var¿ 7,97 .√ R⋅E
hg
unde : - R - raza medie a traiectoriei autovehiculului , - E - ecartamentul mediu al roţilor autovehiculului . - - unghiul de înclinare transversală al căii de rulare.Condiţiile de stabilitate transversală la derapare în aceleaşi situaţii de deplasare ale
autovehiculului sunt:- pentru calea de rulare cu înclinare transversală
vad¿ 11,3 .√ R (ϕ y+tg β )
1−ϕ y⋅tg β- pentru calea de rulare orizontală :
vad¿ 11,3 .√ϕ y⋅R
undey - coeficientul de aderenţă pe direcţie transversală dintre roţi şi calea de rulare y = 0,8 Factorii care influenţează stabilitatea transversală a autovehiculului la derapare sunt :
75
`
- forţa laterală a vântului ;- înclinările transversale ale căii de rulare ;- interacţiunea dintre roţile autovehiculului şi calea de rulare la demarare şi la frânare ;- bracarea bruscă a roţilor de direcţie ;
4. - La deplasarea autovehiculului cu viteză constantă pe o cale de rulare rectiliniei cu înclinare laterală "" , sau în cazul staţionării condiţiile de stabilitate transversală sunt :
- condiţia de stabilitate transversală la răsturnare :tg r ¿
E2⋅hg
- condiţia de stabilitate transversală la derapare:tgr ¿ y
5. - La deplasarea autovehiculului cu viteză ridicată pe o cale de rulare rectilinie fără înclinare transversală , în cazul rotirii bruşte a roţilor de direcţie , condiţiile de stabilitate transversală sunt :
- pentru evitarea răsturnării :( dθdt )
r¿
1. 8⋅g⋅E⋅Lb⋅hg⋅v a
- pentru evitarea derapării :( dθdt )
a¿
3. 6⋅g⋅ϕ y⋅Lb⋅va
unde :
dθdt - viteza unghiulară de bracare a roţilor de direcţie .
Unghiurile limita de stabilitate longitudinalaUnghiurile limita
de stabilitate AderentaPunte motoare
spatePunte mot.
Fata Ambele punti mot.
αr -- 70.55996517 70.559965 70.55996517
αa
0.70 12.7659893 11.42919 34.99202020.35 6.207042427 5.9840322 19.290046220.15 2.60920255 2.6276973 8.53076561
Viteza minima de stavilitate la rasturnarea transversalaUnghiul de
inclinare transversala
Raza de curbura a drumului [m]
15.00 20.00 30.00 40.00 60.00 80.00 100.00 140.00 180.0 240.00 300.00
β
0.00 55.87 64.51 79.01 91.23 111.73 129.02 144.25 170.68 193.53 223.47 249.853.00 59.35 68.53 83.93 96.92 118.70 137.06 153.24 181.32 205.59 237.40 265.42
5.00 61.93 71.51 87.59 101.13 123.86 143.03 159.91 189.21 214.54 247.73 276.97
76
`
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.000.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
Limita de stabilitate transversala
beta (0)beta(3)beta(5)
Raza [m]
Var
Viteza minima de stavilitate la derapare in virajCoef.de
aderenta laterala
Raza de curbura a drumului [m]
15.00 20.00 30.00 40.00 60.00 80.00 100.00 140.00 180.0 240.00 300.00
ϕy
0.56 32.75 37.82 46.32 53.48 65.50 75.63 84.56 100.05 113.45 131.00 146.460.28 23.16 26.74 32.75 37.82 46.32 53.48 59.79 70.75 80.22 92.63 103.57
0.12 15.16 17.51 21.44 24.76 30.32 35.01 39.14 46.32 52.52 60.64 67.80
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.000.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
Limita de stabilitate la derapare in viraj pentru aderenta laterala
fi 0.52fi 0.28fi 0.12
R
Vad
77
`
Coef.de aderenta laterala
Unghiul de stabilitate
transversala la limita de rasturnare
Unghiul de stabilitate transversala la limita de derapare
βr
ϕy
0.5658.46
29.250.28 15.640.12 6.84
Viteza limita de bracare a rotilor de directie
Coef. De aderenta transvers
ala
Viteza autovehiculului [km/h]
10.00 20.00 30.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.0 140.00 160.00
-- 18.49 9.24 6.16 4.62 3.08 2.31 1.85 1.54 1.32 1.16
0.70 7.94 3.97 2.65 1.99 1.32 0.99 0.79 0.66 0.57 0.500.35 3.97 1.99 1.32 0.99 0.66 0.50 0.40 0.33 0.28 0.250.15 1.70 0.85 0.57 0.43 0.28 0.21 0.17 0.14 0.12 0.11
0.0020.00
40.0060.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
180.000.002.004.006.008.00
10.0012.0014.0016.0018.0020.00
Limita de stabilitate transversala pentru evitarea rasturnarii
Series2
Va
( /𝑑𝜃)_𝑑𝑡 𝑟
78
`
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.000.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00Limita de stabilitate transversala pentru
evitarea deraparii
Series2Series4Series6
Va
( /𝑑𝜃)_𝑑𝑡 𝑎
Determinarea consumului de combustibil pentru autovehiculul
In cazul în care nu se cunosc caracteristicile de consum de combustibil ale motorului, evaluarea parformanţelor consumului de combustibil al autovehiculului se face prin calculul cantitătii de combustibil necesară efectuării parcursului de referinţă in condiţiile specifice standardele de consum de combustibil.
Conform principiului lui Carnot nu se poate transforma în energie utilă mai mult de 40% din energia consumată.
In practică la un motor cu aprindere prin scânteie se risipeşte 70…75% din energia combustibilului consumat (în oraş până la cca 85%), iar la un motor cu aprindere prin comprimare, având un randament mai ridicat, numai 60%. Aceasta înseamnă că din 10 litri de combustibil pot fi utilizaţi cel mult 3 litri la autovehiculele echipate cu MAS şi de cel mult 4 litri la autoturismele echipate cu MAC. Energia acestor 3 sau 4 litri de combustibili într-un bilanţ energetic este reprezentată astfel:
- imperfecţiunile motorului care face ca o parte din combustibil să treacă fără a se transforma, in gazele de evacuare;
- disiparea energiei sub formă de căldură transmisă prin chiulasă, colector, ţeavă de eşapament, bloc motor etc;
- frecări mecanice: piston-cilindru, bielă-arbore cotit, lagăre;- antrenare accesorii: pompe, ventilator, alternator etc;- efectul de pompaj al amestecului de admisie;- organele transmisiei: angrenajele cutiei de viteze, punţi motoare, jocuri în arborii transmisiilor
etc;- învingerea rezistenţei la rulare şi a rezistenţei aerului;- sporirea vitezei de deplasare a autovehiculului;- învingerea eventualelor pante ale drumului.
Regulamentul ECE, consideră consumul mediu echivalent pentru un parcurs de 100 km din care 50 km pe ciclul descris mai sus, 25 km cu viteza v=90 km/h.
79
`
Din expresia lucrului mecanic necesar efectuării parcursului de control de 100 km, obţinut prin
arderea combustibilului, cantitatea de combustibil consumat, exprimată in litri pentru 100 km (Q100l
) este dată de relaţia:
Q100l =103
q⋅γ⋅η i⋅ηm⋅ηtr⋅(50⋅Lciclu
Sciclu
+25⋅∑ R90+25⋅∑ R120) [ litri100 km ]
unde:q [J/kg] este puterea calorifică a combustibilului cu valorile:
motorina: q=42.106 j/kg;γ [kg/m3] – densitatea combustibilului, cu valoarile:
motorina: γ =780 kg/m3;ηi randamentul indicat al motorului cu valorile:
i 0.38
ηm randamentul mecanic al motorului cu valorile:m 0.85
ηtr- randamentul transmisiei automobilului, cu valoarea determinata anterior.Lciclu – lucru mecanic necesar parcurgerii ciclului ECE /324,
Sciclu =1018 m – lungimea spaţiului parcurs de autovehicul la efectuarea unui ciclu.∑ R90- suma forţelor de rezistenţă la înaintare corespunzătoare deplasării autovehiculului pe
distanţa de 25 km cu viteza constanţa de 90 km/h;∑ R120- suma forţelor de rezistenţă la înaintare corespunzătoare deplasării autovehiculului pe
distanţa de 25 km cu viteza constanţa de 120 km/h.
Determinarea lucrului mecanic necesar parcurgerii ciclului ECE.
Conform parcursului urban simulat, secvenţele ciclului descris cuprind deplasări cu viteză constantă, deplasări uniform accelerate, deplasări uniform decelerate şi mers în gol.
Din cele patru regimuri, semnificative pentru consumul de combustibil, sunt primele trei deoarece necesită un consum de energie pentru parcurgerea lor dat de relaţia:
Lciclu=Lrul+Laer+Ld (8.24) unde: Lrul este lucrul mecanic consumat de rezistenţa la rulare;
Laer – lucrul mecanic consumat de rezistenţa aerului;Ld – lucrul mecanic consumat de rezistenţa la demarare.
Lucrul mecanic al rezistentei la rulare,Expresia lucrului mecanic al rezistenţei la rulare este dat de realaţia:
Lrul=ma⋅g⋅f 0⋅Sciclu (8.25)unde: ma [kg] este masa totală a autovehiculului;
g=9,81 [m/s2] – acceleraţia gravitaţionala;f0 – coeficientul rezistentei la rulare.Sciclu=1018 [m] - lungimea spaţiului parcurs de autovehicul la efectuarea unui ciclu.
80
`
Cu valorile f=f0, la parcurgerea ciclului definit mai sus, lucrul mecanic necesar învingerii rezistenţei la rulare este:
Lrul=1018⋅9 ,81⋅ma⋅g⋅f 0=9986⋅ma⋅f 0 [J] (8.26)Lucrul mecanic al rezistenţei aerului,
Expresia lucrului mecanic al rezistenţei aerului este dată de relaţia:
La=12⋅ρ⋅c x⋅A⋅∫ v i
3⋅dsi
unde: ρ=1,22 [kg/m3] este densitatea aerului;cx – coeficientul de rezistenţă al aerului (paragraful 3.2.3.);A [m2] – aria secţiunii transversale maxime (paragraful 3.2.3.);vi [m/s] – viteza autovehiculului la parcurgerea unei secvente “i” a ciclului;sI [m] – spaţiul parcurs de autovehicul în secventa “i”.In funcţie de regimul de deplasare al autovehiculului în diversele secventele ale ciclului -
deplasări cu viteză constantă, deplasări uniform accelerate, deplasări uniform decelerate - expresiile lucrului mecanic consumat de rezistenţa aerului sunt prezentate în tabelul 8.1.
Cu valorile de mai sus, la parcurgerea ciclului definit mai sus, lucrul mecanic necesar învingerii rezistenţei aerului este:
Laer= 93.500¿c x⋅A [J]
Lucrul mecanic al rezistenţei la demarare,Expresia lucrului mecani al rezistenţei la demarare este dată de relaţia:
Ld=ma⋅δk⋅∫ ai⋅ds iunde: ma [kg] – masa totală a autovehiculului
δk– coeficientul de influenţă al maselor aflate în mişcare de rotaţie când este cuplată treapta ‘k’ de viteză (paragraful 3.4.);
ai [m/s2] – acceleraţia autovehiculului in secventa “i” considerată;si [m] – spaţiul parcurs de autovehicul în secventa “i”.In funcţie de regimul de deplasare al autovehiculului în diversele secventele ale ciclului, este
necesar un consum de energie pentru învingerea rezistenţei aerului numai în regimul accelerării.Lucrul mecanic de decelerare este pierdut prin frânare, astfel că el nu se regaseşte in bilantul
consumului de combustibil al autovehiculului.Corespunzător secvenţei din ciclu, expresiile lucrului mecanic consumat de rezistenţa la demarare
sunt prezentate în tabelul 8.2. Cu valorile de mai sus, la parcurgerea ciclului definit mai sus, lucrul mecanic necesar învingerii
rezistenţei la demarare este:Ld=ma⋅(25 ,87⋅δ1+69 ,43⋅δ2++ 49 ,09⋅δ3) [J]
Din dezvoltarile de mai sus, se obţine pentru lucrul mecanic necesar parcurgerii ciclului ECE relaţia:
Lciclu 9986 m0 f0 3.500 cx A m0 25.87 1 69.43 2 49.09 3
81
`
Lciclu=496384.217 J
Determinarea lucrului mecanic necesar deplasării cu viteze constantePentru determinarea consumului de control de combustibil Regulamentul ECE, consideră
consumul mediu echivalent exprimat în litri pentru un parcurs de 100 km din care 25 km sunt parcurşi cu viteza constantă v=90 km/h şi 25 km sunt parcurşi cu viteza constantă v=120 km/h
Expresia lucrului mecanic necesar deplasării cu viteza constantă este:
L90=ΣR90*Si=13537735.9 J
L120=ΣR120*Si=882326.78J
vi [m/s] este viteza constantă de deplasare (după caz v i=
903,6
=25m/s şi respectiv
v i=1203,6
=33 ,33
m/s);fi – coeficientul rezistenţei la rulare corespunzătoare vitezei constante de deplasare;
f0=0.025
f90=0.01903
f120=0.0259
Si= 25.103 m – parcursul cu viteza vi= constantă.
Cantitatea de combustibil consumat, exprimată in litri pentru 100 km (Q100l
) este dată de relaţia:
Q10
6
q i m tr
50 Lciclu
Sciclu25 R 90 25 R 120
Q = 6.399 l/100km
82
`
83
![[Www.fisierulmeu.ro] Capitolul 12 Vibratiile Autovehiculelor Untaru M Si Colectivul Dinamica Autovehiculelor 1988](https://static.fdocumente.com/doc/165x107/577cc9521a28aba711a3bc55/wwwfisierulmeuro-capitolul-12-vibratiile-autovehiculelor-untaru-m-si-colectivul.jpg)
