CARACTERISTICA SI BILANTUL DE TRACTIUNE A AUTOVEHICULELOR

CARACTERISTICA SI BILANTUL DE TRACTIUNE

A AUTOVEHICULELOR

Scopul lucrarii :

Lucrarea are drept scop studierea si construirea caracteristicii de tractiune si a bilantului de tractiune pentru autovehiculul indicat in lucrarea anterioara .

Se vor utiliza in continuare parametrii tehnici ai autovehicului prezentati in Anexa 2 din indrumar si datele obtinute in Lucrarea nr. 2 .

Notiuni teoretice :

Calitatile dinamice ale unui autovehicul se aprecieaza prin indicatorii sai de performanta ce caracterizeaza capacitatea maxima de accelerare , de urcare a pantelor , viteza maxima de deplasare s.a. Pentru stabilirea valorilor acestor indicatori prin calcule matematice se foloseste caracteristica de tractiune si bilantul de tractiune .

Caracteristica de tractiune , numita si caracteristica fortei la roata , se determina in conditiile functionarii motorului la sarcina totala cu reglajele la valorile optime . Aceasta reprezinta graficul de variatie al fortei tangentiale la roata dezvoltata de motor, in functie de viteza de deplasare a autovehicului, pentru fiecare treapta de viteza selectata F_R = f(v_a) .

Forta tangentiala la roata, notata ''F_R'' , numita si forta de tractiune depinde de momentul efectiv dezvoltat de motor si de caracteristicile transmisiei autovehiculului si se determina cu relatia:

F_R = [N] (1)

unde : M_e - este momentul motor efectiv ( depinde de turatia motorului 'n' si

s-a determinat in lucrarea precedenta ) ,

i₀ - raportul de transmitere al transmisiei principale ;

i_cv - raportul de transmitere al schimbatorului de viteze aferent treptei

selectate ,

h_tr - randamentul total al transmisiei autovehiculului ,

r_r - raza de rulare a rotilor motoare .

Bilantul de tractiune al autovehiculului reprezinta echilibrul tuturor fortelor care actioneaza asupra acestuia in cazul miscarii rectilinii , cu motorul functionand la sarcina totala si reglajele la valorile optime .

Bilantul de tractiune se utilizeaza pentru determinarea fortei disponibile pentru accelerare , a vitezei maxime , a pantei maxime pe care poate sa o urce autovehiculul , sau a rezistentelor la inaintare pe care le poate invinge autovehiculul cu o anumita viteza de deplasare .

Ecuatia bilantului de tractiune este :

F_R = R_r+ R_p+ R_a+ R_d (2)

unde : R_r - rezistenta la rulare ; R_p - rezistenta la panta ;

R_a - rezistenta aerului ; R_d - rezistenta la demarare

Stiind ca : R_r = G_a f cosa (3.3) R_p = G_a sina

R_a =

R_d = d m_a

ecuatia de bilant devine :

F_R = G_a f cosa + G_a sina + + d ^. m_a (7)

unde : - G_a - greutatea totala maxima a autovehiculului

- f - coeficientul de rezistenta la rulare

a - unghiul de inclinare logitudinala al drumului (panta drumului )

- C_x - coeficientul de rezistenta al aerului

r - densitatea aerului

- A - aria sectiunii transversale a autovehiculului

- v_a - viteza autovehiculului

d - coeficient de influenta al maselor in miscare de rotatie

- m_a - masa totala maxima a autovehiculului

- - acceleratia autovehiculului

In momentul atingerii regimului de deplasare rectilinie cu viteza maxima posibila v_max pe drum orizontal si in conditii de aderenta satisfacuta , miscarea autovehiculului devine uniforma (a = 0 si = 0) , iar ecuatia bilantului de tractiune va fi : F_R = R_r+ R_a

sau : F_R = G_a f + (9)

Determinand experimental viteza maxima posibila v_max si cunoscand , caracteristicile drumului si dimensiunile autovehiculului , din relatia (9) se poate deduce relatia de calcul a coeficientului de rezistenta al aerului :

C_x = (10)

In cazul in care valoarea coeficientului de rezistenta al aerului este cunoscuta ( C_x este indicat de constuctor ) , prin determinarea experimentala a vitezei maxime posibile v_max se poate calcula valoarea coeficientului " f " de rezistenta la rulare cu relatia :

f = (11)

Pentru reprezentarea grafica a caracteristicii de tractiune F_R = f (v_a) se va avea in vedere ca legatura intre 'F_R' si 'v_a' se face prin intemediul turatiei 'n' a arborelui motor.

F_r    F_R^{- ultima treapta de viteza}

R    Ra

F_d

R_a R_p

R_p R_r

R_r

v₁ v_max v_a

Fig. 1 Caracteristica de tractiune si bilantul de tractiune al autovehiculului

Viteza 'v_a' in km/h a autovehiculului se calculeaza cu relatia :

V_a = 0,377 [km/h] (12)

unde :- 'n' este turatia

arborelui motor

- i_tr = i₀ ^. i_cv (13)

- r_r este exprimata in [m]

In Fig 1 F_d reprezinta forta disponibila pentru accelerare si este egala cu forta de rezistenta la demarare in acel regim de exploatare .

Abscisa punctului de intersectie dintre graficul fortei tangentiale 'F_R' corespunzator ultimei trepte de viteza , cu cel al rezultantei fortelor de rezistenta la inaintare R_r+ R_p+ R_a , reprezinta viteza maxima care poate fi atinsa de autovehicul la deplasarea pe un drum inclinat cu panta ''p'' si cu rezistenta la rulare ''f'' .

In cazul unui drum orizontal din beton, cu suprafata dura fara neregularitati, abscisa acestui punct reprezinta viteza maxima constructiva v_max .

Modul de lucru :

Fazele desfasurarii lucrarii sunt : - selectarea datelor initiale , stabilirea datelor ce urmeaza a se determina , rezolvarea aplicatiei , trasarea caracteristicii de tractiune , trasarea caracteristicii bilantului de tractiune al autovehiculului .

1 - Date initiale

Pentru rezolvarea aplicatiei se utilizeaza urmatoarele datele din fisa tehnica a autovehiculului si din rezultatele lucrarii precedente :

- variatia momentului motor in functie de turatia arborelui cotit M_e = f (n)

- raza de rulare a rotilor motoare ' r_r'

- randamentul total al transmisiei ' h_tr

(pentru autoturisme se considera h_tr

- raportul de transmitere al transmisiei centrale ' i_o '

- valorile rapoartelor schimbatorului de viteze ' i_cv1 ' . ' i_cv5 '

- coeficientul de rezistenta la rulare 'f '

( pentru drum din beton se considera f = 0,018 - 0,024);

- greutatea totala a autovehiculului incarcat ' G_a ' pentru care s-a

determinat experimental viteza maxima ' v_max '

- ecartamentul rotilor din fata 'B₁' ;

- inaltimea autovehiculului 'H' ;

- densitatea aerului ' r ( se considera r = 1,226 Kg/m³ );

- viteza maxima de deplasare 'v_max ' si turatia 'n' la care se obtine

aceasta viteza maxima .

Date necesare a se determina :

In cadrul aplicatiei se vor determina urmatoarele:

forta la roata 'F_R'

viteza 'v_a' corespunzatoare tuturor valorilor turatiei arborelui motor 'n' din aplicatia precedenta , pentru fiecare treapta de viteza

valorile fortei de rezistenta a aerului 'R_a' pentru viteze de deplasare de la v_a = 0 pana la v_a = v_max , alegandu-se un pas de 20 km/h.

se vor reprezenta grafic functiile F_R = f (v) si R_r + R_a = f (V_a).

Rezolvarea aplicatiei :

Pentru rezolvarea aplicatiei se parcurg urmatoarele faze:

- se calculeaza turatia motorului corespunzatoare vitezei maxime v_max atinse in ultima treapta a schimbatorului de viteze :

n = [rot/min] (16)

- utilizand caracteristica de tractiune din lucrarea precedenta se determina prin metode grafice momentul motor corespunzator turatiei la care se atinge viteza maxima . ( Se poate determina si analitic utilizand relatia (2.6) ) .

se calculeaza cu relatia (1) valoarea fortei tangentiale la roata 'F_R' corespunzatoare vitezei maxime

se dau valori succesive turatiei arborelui motor 'n' (aceleasi de la aplicatia precedenta) si se calculeaza pentru fiecare treapta de viteza forta tangentiala 'F_R' si viteza de deplasare 'v_a' cu ajutorul relatiilor (1) respectiv (12) . Rezultatele obtinute se noteaza in Tabelul 1;

Tabelul 1 - Valorile fortei tangentiale la roata

se reprezinta grafic functia F_R = f (v_a) pe hartie milimetrica format A4

Se intocmeste     Referatul 5 - Caracteristica de tractiune a

autovehiculului

Acesta va contine : rezumatul notiunilor teoretice , categoria , marca si tipul autovehiculului studiat , relatiile matematice utilizate , rezultatele calculelor , Tabelul 1 cu valorile determinate si graficul caracteristicii de tractiune F_R = f (v_a)

Referatul se preda cadrului didactic la sfarsitul sedintei

Pentru determinarea bilantului de tractiune se vor parcurge urmatoarele etape :

se calculeaza valoarea ariei sectiunii transversale 'A' a autovehiculului cu relatia :

A = C_F . B₁ . H (14)

unde : C_F - coeficient de corectie

C_F = 0,951,05 (15)

- se calculeaza valoarea coeficientului de rezistenta al aerului 'C_x' cu

relatia (10)

se calculeaza rezistenta la rulare 'R_r' cu relatia (3) considerandu-se

costanta valoarea coeficientul rezistentei la rulare ' f " si deplasarea autovehiculului pe drum orizontal ( a

se dau valori succesive vitezei de deplasare a autovehiculului de la v_a = 0 pana la v_a = v_max si se calculeaza forta de rezistenta a aerului R_a si rezultanta R_r+ R_a.

datele obtinute se noteaza in Tabelul 2.

Tabelul 2. Valorile rezistentei aerului si a rezistentei la rulare

- se reprezinta grafic functia R_a + R_r = f (v_a) pe aceiasi coala de hartie milimetrica si in acelasi sistem de coordonate cu cel al caracteristicii de tractiune .

- se determina pe grafic valoarea abscisei punctului de intersectie dintre curba R_a + R_r = f(v_a) si curba F_R = f(v_a) . Aceasta corespunde vitezei maxime v_max cu care se poate deplasa autovehiculul pe un drum betonat , rectiliniu , orizontal si fara neregularitati .

Se intocmeste Referatul 6 - Bilantul de tractiune al autovehiculului .

Acesta va contine : relatiile matematice utilizate , rezultatele calculelor , Tabelul 2 cu valorile determinate , graficul trasat in referatul anterior completat cu bilantul de tractiune ( R_a + R_r = f(v_a) ) .

Referatul se preda cadrului didactic la sfarsitul sedintei.

4 - Concluzii.

Pe baza rezultatelor obtinute , se vor face aprecieri privind destinatia principala a autovehiculului studiat , daca a fost conceput pentru circulatie preponderent urbana, interurbana, pentru circulatie pe autostrazi sau pe drumuri montane etc.