Cap 3. Definirea conditiilor de autopropulsare

3.1.Rezistentele la inaintarea automobilului

Micarea autovehiculului este determinat de mrimea, direcia i sensul forelor active i a forelor de rezisten ce acioneaz asupra acestuia.Definirea condiiilor de autopropulsare precede calculul de traciune, mpreun cu care condiioneaz performanele autovehiculului. Cuprinde precizarea, n funcie de tipul, caracteristicile i destinaia autovehiculului, a cauzelor fizice pentru forele de rezisten ce acioneaz asupra autovehiculului.

3.1.1.Rezistenta la rulare

Rezistena la rulare Rr, este o for cu aciune permanent datorata exclusiv rostogolirii roilor pe cale, si este de sens opus sensului de deplasre al autovehiculului.Cauzele fizice ale acestei rezistene la naintare sunt: deformarea cu histerezis a pneului; frecri superficiale ntre pneu i cale; frecrile din lagrele butucului roii; deformarea cii de rulare; percuia dintre elementele pneului i microneregularitile cii de rulare; efectul de ventuz produs de profilele cu contur nchis de pe banda de rulare pe suprafata neteda a caii de rulare. Fa de cauzele determinate, rezistena la rulare depinde de un numr mare de factori de influen, printre care semnificativi sunt: construcia pneului; viteza de deplasare; presiunea aerului din pneu; forele i momentele ce acioneaz asupra roii.

n calculele de proiectare dinamic a autovehiculelor, rezistena la rulare este luat n considerare prin coeficientul rezistenei la rulare f, care reprezint o for specific la rulare definit prin relaia:

unde:Rr este rezistena la rulare; Ga cos -componenta greutii normal pe cale.

Funcie de tipul, caracteristicile i destinaia autovehiculului se recomand alegerea valorilor din domeniile marcate n diagrama prezenta.Conform diagramei, adopt coeficientul rezistenei la rulare f = 0,015 , pentru o cale de rulare ( cos= 1), asfaltat, n stare bun (autocamionul ce ruleaz cu viteza maxim vmax = 120 km/h) si folosind relatia:

[N]

v[km/h]v[m/s]Rr[N]Pr[kw]fGa[N]

0025500.01517000

102.77255706.350.01517000

205.552551415.250.01517000

308.332552124.150.01517000

4011.112552833.050.01517000

5013.892553541.950.01517000

6016.672554250.850.01517000

7019.442554957.20.01517000

8022.222555666.10.01517000

902525563750.01517000

10027.782557083.90.01517000

11030.562557792.80.01517000

12033.332558499.150.01517000

3.1.2. Rezistenta aerului

Rezistena aerului ( Ra ) reprezint interaciunea, dup direcia deplasrii, dintre aerul n repaus i autovehiculul n micare rectilinie. Ea este o for cu aciune permanent de sens opus sensului de deplasare a automobilului.Cauzele fizice ale rezistenei aerului sunt:-repartiia inegal a presiunilor pe partea din fa i din spate a caroseriei;- frecarea dintre aer i suprafeele pe lng care are loc curgerea acestuia;- energia consumat pentru turbionarea aerului i rezistena curenilor exteriori folosii pentru rcirea diferitelor organe i pentru ventilarea caroseriei.

Pentru calculul rezistenei aerului se recomand utilizarea relaiei :

unde : - densitatea aerului ; pentru condiii atmosferice standard ( p = 101,3310-3 [ N/m2 ] i T = 288 K ) densitatea aerului este = 1,225 [ kg/m3 ] ; - 0,4 coeficientul de rezisten a aerului ; A aria seciunii transversale maxime [ m2 ] ; V viteza de deplasare a automobilului [ m/s ] ;

Notnd produsul constant :

[ kg/m3 ] , numit coeficient aerodinamic;

- rezistena aerului este dat de relaia:

unde: ,(condiii atmosferice standard ) ;

Aria transversal maxim se determin cu suficient precizie cu relaia :

unde : B ecartamentul autovehiculului [ m ] H nlimea autovehiculului [ m ]

Pentru determinarea mrimii coeficientului de rezisten a aerului Cx , vom folosi metoda comparativ, conform literaturii de specialitate, analiznd valoarea acestuia la soluiile similare propuse, i vom adopta o valoarea. =0.4

Puterea aerului se calculeaza cu relatia:

v[km/h]va[m/s][kg/m^3]cxA[m^2]Ra[N]Pa[kw]

001.2250.42.1300

102.771.2250.42.134.00410311.09136

205.551.2250.42.1316.0742889.21228

308.331.2250.42.1336.2106301.6343

4011.111.2250.42.1364.41304715.6289

5013.891.2250.42.13100.68161398.468

6016.671.2250.42.13145.01632417.422

7019.441.2250.42.13197.21423833.844

8022.221.2250.42.13257.65225725.031

90251.2250.42.13326.15638153.906

10027.781.2250.42.13402.726511187.74

11030.561.2250.42.13487.362814893.81

12033.331.2250.42.13579.717419321.98

3.1.3.Rezistenta la urcarea pantei

La deplasarea autovehiculului pe ci cu nclinare longitudinal, greutatea d o component ( Rp ) dup direcia deplasrii, dat de relaia :

Aceast for este o for rezistent la urcarea rampelor ( de sens opus vitezei de deplasare ) i o for activ la coborrea pantelor.Pentru pante cu nclinri mari ( > 35o ) expresia rezistenei la pant este dat de relaia:

Alegerea unghiului de nclinare longitudinal a cii se face funcie de tipul i destinaia automobilului.Pentru cazul nostru adoptm max = 17 o ; rezult:

Valorile rezistentei la panta:

Ga[N]Rp[N]

0170000

117000296.6909

217000593.2914

317000889.7113

4170001185.86

5170001481.648

6170001776.984

7170002071.779

8170002365.943

9170002659.386

10170002952.019

11170003243.753

12170003534.499

13170003824.168

14170004112.672

15170004399.924

16170004685.835

Dependesnta grafica dintre Rp si unghiul de inclinare

3.1.4. Rezistenta la demarare

Regimurile tranzitorii ale micrii automobilului sunt caracterizate de sporiri ale vitezei (demaraje) i reduceri ale vitezei (frnare). Rezistena la demarare ( Rd ) este o for de rezisten ce se manifest n regimul de micare accelerat a autovehiculului.Ca urmare a legturilor cinematice determinate n lanul cinematic al transmisiei dintre motor i roile motoare, sporirea vitezei de translaie a autovehiculului se obine prin sporirea vitezelor unghiulare de rotaie ale elementelor transmisiei i roilor. Masa autovehiculului n micare de translaie capt o acceleraie liniar, iar piesele aflate n micare de rotaie, acceleraii unghiulare.Influena asupra ineriei n translaie a pieselor aflate n rotaie se face printr-un coeficient , numit coeficientul de influen a maselor aflate n micare de rotaie.Rezistena la demarare este astfel dat de relaia :

unde : masa automobilului [ kg ] ; - coeficientul de influen al maselor aflate n micare de rotaie ; = a acceleraia micrii de translaie a autovehiculului [ m/s2 ].

Deoarece rezistena la rulare ct i rezistena la pant sunt determinate de starea i caracteristicile cii de rulare, se folosete gruparea celor dou fore ntr-o for de rezisten total a cii ( R ), dat de relaia :

unde : - coef. rezistenei totale a cii ;

3.2.Ecuatia generala de miscare rectilinie a automobilului

3.2.1.Cazul general

Pentru stabilirea ecuaiei generale a micrii, se consider autovehiculul n deplasare rectilinie, pe o cale cu nclinare longitudinal de unghi , n regim tranzitoriu de vitez cu acceleraie pozitiv. Lund n considerare aciunea simultan a forelor de rezisten i a forei motoare ( de propulsie ) din echilibru dinamic dup direcia micrii, se obine ecuaia diferenial :=

3.2.3.Forme particulare

Deplasarea cu viteza maxima

Din condiia realizrii vitezei maxime pe o cale orizontal n stare bun se obine forma:

FRv max = 170000.015+579.71=834.71N

Pornire din loc si/sau urcarea pantei maxime 1. pornire din loc cu acceleratia maxima

n acest caz ecuaia general de micare capt forma particular:

unde : a1 max =1.3 m/s2 acceleraia n prima treapt a C.V.

FR(a1 max) =170000.015+ 1700 1,225 1,3=3005.13N

2. urcarea pantei maxime

Corespunztor condiiilor formulate anterior, coeficientul rezistenei specifice a cii capt forma:

FR max = Ga max