CALCULUL DE TRACTIUNE

CALCULUL DE TRACTIUNE

Calculul de tractiune se face in scopul determinarii parametrilor principali ai motorului si transmisiei, astfel ca autovehiculul de proiectat cu caracteristicile definite anterior si in conditiile precizate in capitolul precedent sa fie capabil sa realizeze performantele prescrise in tema de proiectare sau a performantelor celor mai bune modele existente sau de perspectiva.

Adoptarea randamentului transmisiei

Pentru propulsarea autovehiculului puterea dezvoltata de motor trebuie sa fie transmisa rotilor motoare ale acestuia.

Transmisia fluxului de putere este caracterizata de pierderi datorate fenomenelor de frecare dintre organele transmisiei. Calitativ, pierderile de putere din transmisie se apreciaza prin randamentul transmisiei h_t

Experimentarile efectuate au permis sa se determine urmatoarele valori ale randamentelor subansamblelor componente ale transmisiei :

cutia de viteze : h_CV = 0,97..0,98 ( in treapta de priza directa ) ;

h_CV = 0,92..0,94 ( in celelalte trepte ) ;

transmisia principala : h = 0,92..0,94 ( pentru transmisiile principale simple ) .

Deoarece valoarea globala a randamentului transmisiei depinde de numerosi factori a caror influenta este dificil de apreciat, in calcule se opereaza cu valori adoptate din diagrama alaturata.

Am adoptat h_t

Alegerea tipului motorului

Pentru propulsarea autovehiculelor, majoritatea motoarelor sunt motoare cu ardere interna cu piston in miscare de translatie. Existenta unei mari varietati de motoare cu ardere interna cu piston impune alegerea unor criterii de selectie bine definite. Optiunea pentru unul dintre tipuri are in vedere in principal modelul, caracteristicile si destinatia autovehiculului.

Statisticile apreciaza ca pentru autoturismele folosite la exploatare urbana, sunt utilizate cu precadere motoarele cu aprindere prin scanteie, cu sistem de alimentare cu combustibil prin injectie de benzina in detrimentul motoarelor cu aprindere prin compresie. Rezervele in utilizarea motorului Diesel se explica prin pretul de achizitie cu 20 - 30 % mai ridicat fata de modelele similare M.A.S., nivelul sonor mai ridicat, in special la mersul in gol, greutatea pe unitatea de putere sensibil mai ridicata.

Am adoptat un motor cu capacitatea cilindrica 1598cm³ ( autoturismele alese in studiul solutiilor similare sunt dotate, majoritatea, cu motoare de 1,4..1,6 l) Acesta, conform calculelor, dezvolta o putere de 62 kW la o turatie de 5400 rot/min si un cuplu de 138 Nm la o turatie de 2600 rot/min.

Pentru evaluarea caracteristicii exterioare in mod analitic se folosesc relatiile :

unde :

P_max - puterea maxima a motorului ;

M(n) - momentul functie de turatie .

Coeficientii relatiei se definesc astfel :

unde :

este coeficientul de elasticitate al motorului ;

este coeficientul de adaptabilitate al motorului .

Pentru completarea caracteristicii externe cu curba consumului specific se utilizeaza relatia :

unde :

c_ep - consumul specific de combustibil la turatia puterii maxime.

Cunoscand turatia de putere maxima n_P, turatia de moment maxim n_M, puterea motorului P_max, momentul maxim M_max si relatiile de definire a celorlalte marimi avem :

   

Efectuand calculele rezulta coeficientii a b g cu valorile : a b g

Determinarea puterii maxime

Din definirea conditiilor de autopropulsare, deplasarea cu viteza presupune dezvoltarea unei forte la roata F_pmax . Din definirea puterii ca produs intre forta si viteza, realizarea performantei de viteza maxima, in conditiile prevazute, presupune pentru motor dezvoltarea unei puteri:

P_{v max}=;

P_{v max}==70.99 kW

Punand conditia ca puterea la viteza maxima sa corespunda punctului de turatie maxima se obtine pentru puterea maxima a motorului din relatia de mai jos

P_max = == 92.82kw

M_max = 9550* =9550*=85.82 Nm

Principalele date ale motorului sunt centralizate in tabelele urmatoare :

Determinarea marimii rapoartelor de transmitere ale transmisie

Functionarea automobilului in conditii normale de exploatare are loc in regim tranzitoriu, gama rezistentelor la inaintare fiind foarte mare. In aceste conditii rezulta ca la rotile motoare ale autovehiculului, necesarul de forta de tractiune si de putere la roata sunt campuri de caracteristici avand in abscisa viteza aleasa de conducator.

Situatiile care apar in timpul deplasarii unui autovehicul sunt:

motorul sa echilibreze prin posibilitatile proprii intreaga gama de rezistente. Acest lucru este posibil cand puterea furnizata este constanta in toate regimurile de deplasare. Daca aceasta valoare constanta corespunde puterii maxime, se obtine caracteristica ideala de tractiune data de relatia :

F_R * v = P_{R max} = ct. unde:

F_R = forta la roata;

v = viteza de deplasare;

P_{R max} = puterea maxima la roata.

b) viteza maxima este delimitata prin puterea maxima de autopropulsare:

unde F_{R v max} este forta la roata necesara deplasarii cu viteza maxima de performanta.

cand viteza = 0 , rezulta o forta la roata infinita. Ca urmare, la viteze mici, limita este data de aderenta rotilor cu calea, definita cu relatia: F_{R max} F_R = w * G_ad    unde :

= 0,7..0,8 , coeficientul de aderenta;

G_ad = greutatea aderenta, respectiv greutatea ce revine in conditii de demaraj rotilor motoare.

Adopt w = 0,7 , G_ad = = = 8975 N rezulta F_R = 0,7 * 8175= 6282.5 N

Determinarea raportului de transmitere maxim i_{t max}

Pentru valoarea maxima a raportului de transmitere, obtinut cand este cuplata prima treapta a cutiei de viteze, se pot formula ca performante dinamice independente sau simultane urmatoarele: panta maxima sau rezistenta specifica a caii si acceleratia maxima la pornirea de pe loc.

Performantele 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 pe caracteristica externa ( M_max ) iar in transmisie este cuplat cel mai mare raport de transmitere i_{t max} .

i_{t max} = i_cv1 * i₀    unde:

i_cv1 = raportul de transmitere in prima treapta a cutiei de viteze;

i₀ = raportul de transmitere a transmisiei principale .

Din conditia de autopropulsare se obtine : unde :

F_{R max} este forta la roata necesara calculata pentru regimul de deplasare cu acceleratia maxima.

F_{R max} = 6282.5 N rezulta ca

Determinarea valorii minime a raportului de transmitere al transmisiei i_tmin

Valoarea minima a raportului de transmitere a transmisiei este determinata din conditia cinematica de realizare a vitezei maxime de performanta, cand motorul functioneaza la turatia maxima.

de unde inlocuind obtinem :

Determinarea numarului de trepte pentru cutia de viteze si a marimii rapoartelor de transmitere ale transmisiei

Valoarea minima se considera realizata printr-o cutie de viteze avand treapta finala, treapta cu raport de priza directa ( i_n = 1 ). In acest caz i_{t min} = i₀ si rezulta : respectiv : i_cv1= = 3.63

In cazul etajarii cutiei de viteze in progresie geometrica, intre valoarea maxima i₁ si valoarea minima i_n = 1 , in interior sunt necesare n trepte, numar dat de relatia : _respectiv adopt n = 5.

Din acest calcul rezulta ca este necesar sa adoptam o cutie de viteze cu 5 rapoarte de transmitere.

Fiind determinat numarul de trepte si tinand seama de faptul ca i_n = 1, intr-o treapta k a cutiei de viteze raportul de transmitere este dat de relatia

Pentru treapta a I-a : i_cv1 = 2,76

Pentru treapta a II-a : i_cv2 =2.62

Pentru treapta a III-a : i_cv3 = 1,90

Pentru treapta a IV-a : i_cv4 = 1,38

Pentru treapta a V-a : i_cv5 = 1

Pentru transmisia principala : i₀ = 3,14

In concluzie vom folosi o cutie de viteze cu aceste rapoarte de transmitere, calculate anterior, si care impreuna cu motorul adoptat vor asigura performantele dinamice si de economicitate impuse prin tema de proiect.

Calculul vitezelor pentru fiecare treapta de viteza

V_kc = m/s

unde n_ac = 0,5*5400 = 2700 rot/min - turatia arborelui cotit

V_min = m/s

rad/s

rad/s

m/s

m/s

m/s

m/s

m/s