Compunerea generala, parametri dimensionali si masici ai autovehiculelor

Compunerea generala, parametri dimensionali si masici ai autovehiculelor

Scopul lucrarii

Studiul organizarii generale si specificarea principalilor parametri dimensionali si masici ai unui autovehicul.Stabilirea pozitiei centrului de masa si a incarcarilor procentuale la punti.Studiul repartitiei coeficientului sarcinii utile la diferite tipuri de autovehicule.

Consideratii teoretice

Autovehiculul este un vehicul rutier ce se poate deplasa prin mijloace proprii de propulsie, in diferite conditii de teren.

Este destinat exclusiv transportului sau, in acelasi timp, transortului s executarii unor operatii tehnologice.

In categoria autovehiculelor sunt incluse:

- automobilele;

- tractoarele;

- autovehiculele speciale.

Automobilul este un autovehicul cu cel putin patru roti, care nu

ruleaza pe sine, destinat, in mod obisnuit, pentru:

Transportul persoanelor si/sau a bunurilor materiale;

Tractarea vehiculelor utilizate pentru transportul persoanelor si/sau bunurilor materiale;

Un serviciu special.

In mod exceptional, in categoria automobilului sunt incluse si triciclurile( vehicule pe trei roti , la care masa vehiculului carosat depaseste 400kg), precum si troleibuzele( vehicule alimentate de la o sursa de energie exterioara - liniile electrice).

In categoria automobilelor, dupa destinatie, sunt incluse:

- automobile pentru transportul persoanelor(autoturisme, autobuze,troleibuze);

- automobile pentru transportul marfurilor(autovehicule utilitare - autocamioane);

- automobile cu detinatie speciala(autosanitare, autostropitoare, autovidanjere, autocisterne etc.)

Partile principale ale automobilului sunt : sasiul si caroseria.

Sasiul reprezinta totalitatea organelor indispensabile functiei de deplasare a autovehiculului.Acesta cuprinde urmatoarele sisteme sau grupe de organe:

Motorul;

Transmisia;

Sistemul de conducere;

Sistemul de sustinere, propulsie si rulare.

Caroseria serveste ca organ purtator al incarcaturii utile a automobilului, avand, in acelasi timp, si rolul de a proteja incarcatura de intemperii si de a asigura un anumit grad de comfort.

Organizarea generala a automobilelor

Amplasarea motorului si a elementelor transmisiei constituie problema fundamentala de conceptie constructiva care stabileste de la inceput caracterul automobilului si limiteaza posibilitatile de dezvoltare si de amplasare a celorlalte elemente componente ale automobilului.

Se disting urmatoarele variante de organizare a autoturismelor.

a)    Solutia "clasica", la care motorul este amplasat in fata, iar puntea motoare este dispusa in spate (tractiune la puntea spate);

b)    Solutia "totul fata", la care motorul si puntea motoare sunt amplasate in fata;

c)    Solutia "totul spate", la care motorul si puntea motoare sunt amplasate in spate.

Organizarea generala a autoturismelor este prezentata in fig. 1.1.

Astfel, in fig. 1.1.a - 1.1.e sunt prezentate variante constructive ale solutiei "totul fata" si anume:

Amplasare grup motor - transmisie longitudinal, cu motorul dispus in consola din fata (fig. 1.1.a);

Amplasarea grup motor - transmisie transversal, in fata axei puntii din fata (fig 1.1.b);

Fig. 1.1 - Variante de organizare generala la autoturisme

Amplasare grup motor - transmisie longitudinal, cu motorul dispus in spatele axei puntii din fata (fig. 1.1.c);

Amplasare longitudinala sau transversala a motorului suprapus transmisiei(fig. 1.1.d si e).

In fig 1.1.f - 1.1.i sunt prezentate variante constructive ale solutiei "totul spate" si anume:

Amplasare longitudinala grup motor - transmisie,

cu motorul dispus in consola din spate(fig 1.1.f);

Amplasare transversala grup motor - transmisie, in spatele axei puntii din spate (fig 1.1.g);

Amplasare longitudinala centrala grup motor - transmisie, cu motorul dispus in fata axei puntii din spate (fig 1.1.h);

Amplasare transversala grup motor - transmisie, in fata axei puntii din spate (fig 1.1.i)

In fig. 1.1.j - 1.1.l sunt prezentate variante constructive ale solutiei "clasica" si anume:

Amplasare longitudinala grup motor - ambreiaj - schimbator de viteze deasupra axei puntii din fata, intre roti (fig 1.1.j);

Amplasare schimbator de viteze intr-un singur corp cu carterul puntii motoare din spate (fig 1.1.k);

Amplasare longitudinala grup motor - ambreiaj - schimbator de viteze, in care schimbatorul de viteze este pozitionat central, in spatele axei puntii din fata, intre locurile din fata ale autoturismului (fig 1.1.l).

Organizarea generala a autobuzelor este prezentata in fig

1.2.In acest caz caracteristicile constructive sunt influentate de destinatia autobuzelor care impune conditii specifice fiecarei categorii de autobuz.

Fig 1.2 - Variante de organizare generala la autobuze

Amplasare longitudinala, deasupra axei puntii fata, a grupului motor - ambreiaj - schimbator de viteze, specifica autobuzelor interurbane destinate exploatarii in conditii grele(fig 1.2.a);

Amplasare longitudinala motor orizontal in consola fata si a grupului ambreiaj - schimbator de viteze lateral stanga, intre cele doua punti, specifica autobuzelor urbane cu platforma joasa(fig 1.2.b);

Amplasare centrala a grupului motor - ambreiaj - schimbator de viteze, specifica autobuzelor urbane cu platforma ridicata, dar cu posibilitatea utilizarii a trei usi duble de acces (fig 1.2.c);

Amplasare grup motor - transmisie longitudinal in partea din fata si cu tractiune la puntea din fata ( solutia "totul fata"), specifica autobuzelor de aeroport (fig 1.2.d);

Amplasare grup motor - transmisie longitudinal in consola spate si cu tractiune la puntea din spate (solutia "totul spate"), specifica autobuzelor urbane de ultima generatie si autobuzelor turistice (fig 1.2.e).

Organizarea generala a autocamioanelor presupune

utilizarea unica a solutiei "clasica", diferentierile constand in plasarea relativa , in cadrul ansamlului, a platformei utile si a cabinei (fig 1.3)

Amplasarea motorului deasupra puntii din fata si a cabinei in spatele motorului determina un autocamion cu post de conducere retras (fig 1.3.a);

Amplasarea motorului deasupra axei puntii fata si a cabinei deplasata spre motor determina un autocamion post de conducere semiretras (fig 1.3.b);

Fig 1.3 - Variante de organizare generala la autocamioane

Amplasarea motorului deasupra axei puntii din fata si a cabinei deasupra motorului determina un autocamion cu post de conducere semiavansat (fig 1.3.c);

Amplasarea motorului deasupra (eventual putin in spatele) axei puntii din fata si a cabinei in fata motorului determina un autocamion cu post de conducere avansat (fig 1.3.d).

Dimensiunile principale exterioare ale unui autovehicul pot fi grupate in 3 categorii (fig 1.4):

a)      Dimensiuni de gabarit

- Lungimea totala (L_a) reprezinta distanta dintre doua plane verticale, perpendiculare pe planul longitudinal de simetrie al autovehiculului si tangente la punctele extreme dn fata si din spate;

- Latimea totala (l_a) reprezinta distanta intre doua plane verticale si paralele cu planul longitudinal asimetric, tangente la autovehicul, de o parte si de alta a sa.In aceasta dimensiune nu sunt incluse si oglinzile retrovizoare;

Fig 1.4 - Dimensiunile principale ale unui autovehicul

- Inaltimea totala (H_a) reprezinta distanta dintre planul de sprijin si planul orizontal tangent la partea superioara a autovehiculului fara incarcaturasi cu pneurile umflate la presiunea indicata de producator.

b) Dimensiunile care reflecta organizarea autovehiculului

- Ampatament (L) reprezinta distanta dintre axele eometrice verticale ale puntilor autovehiculului;

- Ecartamentul (E) reprezinta distanta dintre planele mediane ale rotilor aceleiasi punti.In cazul puntilor echipate cu roti duble (jumelate) ecartamentul se defineste ca fiind distanta dintre planele perpendiculare pe calea de rulare si paralele cu planul de simetrie al autovehiculului, care trec la jumatatea distantei dintre rotile de pe aceeasi parte a puntii respective;

- Consola fata/spate (C₁/C₂) reprezinta distanta dintre doua plane vericale transversale care trec prin punctul extrem din fata al autovehiculului si axa puntii fata, respectiv, prin punctul extrem din spate si axa puntii spate.

Rezulta astfel relatia dimensionala:

L_a=C₁+L+C₂... 1.1)

c)      Dimensiuni care reflecta capacitatea de trecere a autovehiculului (fig 1.5)

- Garda la sol (h_s) reprezinta distanta, masurata pe verticala, dintre partea cea mai de jos a sasiului autovehiculului complet incarcat si calea de rulare;

- Raza longitudinala de trecere (ρ_l) reprezinta raza suprafetei cilindrice conventionale tangenta la rotile din fata si din spate, precum si la punctul cel mai coborat al autovehiculului situat in zona ampatamentului;

- Raza transversala de trecere (ρ_t) reprezinta raza suprafetei cilindrice conventionale tangenta la rotile aceleiasi punti si la punctul cel mai coborat al autovehiculului situat in zona ecartamentului.

Fig 1.5 - Dimensiuni caractristice pentru capacitatea de trecere a autovehiculului

- Unghiul de atac/de degajare (α₁/α₂) reprezinta unghiul format de calea de rulare cu tangenta la pneul din fata si punctul cel mai coborat al consolei fata, respectiv, cu tangenta la pneul din spate si punctul cel mai coborat al consolei spate.

Parametri masici principali ai unui autovehicul

-Masa proprie (m₀) reprezinta masa autovehiculului complet echipat, dar fara persoane si incarcatura;

-Masa utila (m_u) reprezinta capacitatea de incarcare a autovehiculului.

In conformitate cu STAS 6926/1-90, la determinarea masei utile se vor considera urmatoarele:

- masa persoanei de serviciu permanent la bord, 75kg;

- masa pasagerului, 68kg;

- masa bagajului unui pasager: 7kg la autoturisme si autobuze urbane, 20kg la autobuze interurbane, 25 kg la autobuze.

- Masa totala (m_a) reprezinta suma celor doua componente mentionate anterior,

m_a=m₀+m_u [kg]...(1.2)

Pe baza acestor recomandari, masa utila se determina functie de capacitatea de incarcare si normele STAS, cu urmatoarele relatii:

- pentru autovehiculele destinate transportului de bunuri materiale,

m_u= 75*N + m_inc [kg]...(1.3)

unde N - reprezinta numarul de locuri in cabina;

m_inc - reprezinta masa incarcaturii transportate;

- pentru autoturisme,

m_u= 75+(68+7)*N+m_bs [kg]...(1.4)

unde N - reprezinta numarul de locuri, inafara celui ocupat de sofer;

m_bs - reprezinta masa bagajului suplimentar (se adopta in limitele 50.200 kg);

- pentru autobuzele urbane,

m_u= 75 +(68+7)*(N₁+N₂) [kg]...(1.5)

unde N₁ - reprezinta numarul de locuri pe scaune;

N₂ - numarul de locuri in picioare;

- pentru autobuzele interurbane,

m_u= 75+(68+20)*N [kg]..(1.6)

- pentru autobuzele turistice,

m_u= 75*2+(68+25)*N [kg]...(1.7)

unde N este numarul total de locuri pe scaune.

Pentru a putea compara diferite tipuri de autovehicule din punct de vedere al utilizarii rationale a materialelor in constructia lor, se foloseste o marime specifica numita coeficientul sarcinii utile sau coeficientul de tara, definit de relatia,

η_u [-] ... (1.8
in care m_un reprezinta masa utila nominal( maxima constructive) a autovehiculului

Centrul de masa al autovehiculului reprezinta punctul imaginar, situate in planul longitudinal de simetrie al autovehiculului, in care se considera inmagazinata masa autovehiculului si in care se aplica vectorul greutatii sale (fig 1.6)

Fig 1.6 - Coordonatele centrului de masa (de greutate) si repartizarea static a greutatii pe puntile autovehiculului

In conditii statice, central de greutate, C_g, are o pozitie bine determinate, aceasta fiind prezentata la autovehicule, in mod indirect, prin indicarea greutatilor ce revin fiecarei punti:

G₁= si ... 1.9)

de unde rezulta evident relatiile,

a+b= L si G₁+G₂= G_a ......(1.10)

Modul de lucru

Compunerea generala si caracteristicile dimensionale si masice vor fi analizate si determinate pentru autoturismul aflat in laborator.

Pentru aceasta, automobilul se amplaseaza pe o suprafata orizontala cu imbracaminte dura, cu o abatere maxima de la planeitate de 2mm si o panta generala pentru scurgerea apelor de cel mult 0,3% (conform STAS 6926/3-90).

Cu ajutorul unui manometru auto se verifica presiunea aerului din pneuri, care trebuie sa corespunda inscriptiilor din cartea tehnica de exploatare a autoturismului.

Pentru studiul organizarii generale si stabilirea solutiei in care a fost construit automobilul se va avea in vedere dispunerea motorului si pozitia puntii motoare.Se vor identifica si pozitiile celorlalte subansamble importante ce compun transmisia autoturismului (ambreiaj, cutia de viteze, transmisia principal, diferentialul si arborii planetari), in scopul desenarii schemei bloc a transmisiei autombilului analizat.

Determinarea caracteristicilor dimensionale exterioare ale autoturismului se va efectua prin masuratori directe, pentru cele trei grupe de dimensiuni mentionate anterior.

Determinarea pozitiei centrului de masa al autoturismului se va face pentru cazul sarcinii utile nule (autoturism "gol"), cat si pentru cazul sarcinii utile maxime constructive (autoturism "complet incarcat").In acest scop se vor calcula cotele a si b, pentru cele doua stari de incarcare ale autoturismului, pe baza valorilor incarcarilor statice la cele doua punti, extrase din cartea tehnica de exploatare a autoturismului.

Rezultatele masuratorilor, prelucrarea datelor si aplicatii numerice

Centralizarea rezultatelor studiului, al masuratorilor si al calculelor effectuate se va face in tab. 1.1, 1.2 si 1.3.

Tab 1.1 - Caracteristici constructive si de exploatare ale autoturismului: DACIA 1310

Tab 1.2 - Caracteristici dimensionale ale autoturismului:

DACIA 1310

Tab 1.3 - Caracteristici masice si determinarea pozitiei centrului de masa la autoturismul: DACIA 1310

Concluzii:

Erorile de masurare au aparut datorita:

diferentei de presiune din pneurile masinii;

planului neuniform si inclinat pe care era sustinuta masina masinii;

unghiului necorespunzator pentru citit masuratorile;

materialelor didactice uzate, deteriorate si rudimentare;

erorilor personale la calcul.

Tema de casa:

P1) Sa se gaseasca valorile coeficientului sarcinii utile pentru un numar de 10 - 15 automobile, alese din toate categoriile (autoturisme, autoutilitare, microbuze, autobuze, autocamioane si trenuri rutiere) iar rezultatele vor fi centralizate intr-un tabel conform modelului prezentat mai jos.

Tab 1.4 - Valorile coeficientului sarcinii utile, η_u :

Se va reprezenta grafic variatia η_{u =} η_u (m_u.n.) pe baza valorilor din tabelul 1.4 :

P2) Pe platforma unui autocamion este asezata o greutate G_u = 3tf, avand inaltimea centrului sau de greutate, in raport cu platforma, la 1000mm, iar pozitia sa chiar deasupra puntii spate. Inaltimea centrului de greutate al autovehiculului gol este de 850mm, iar distanta sa fata de axa puntii spate este de 1700mm.

Se mai cunosc :

inaltimea platformei fata de sol, h_platforma = 890mm;

ampatamentul, L = 3200mm.

Se cer :

incarcarile procentuale la cele doua punti ale autocamionului, gol si incarcat, precum si pozitia centrului de greutate a autocamionului incarcat;

cu cati mm si in ce sens fata de axa puntii spate va trebui schimbata pozitia incarcaturii, astfel incat repartitia pe cele doua punti trebuie sa fie aceeasi.

Ipoteze de calcul :

greutatea soferului si a insotitorului din cabina autocamionului se neglijeaza;

autovehiculul a fost construit respectant alura curbei η_u = η_u (m_u.n.), rezultanta de la aplicatia 1.