PERFORMANTELE AUTOVEHICULULUI MERCEDES 509 CDI

PERFORMANTELE AUTOVEHICULULUI MERCEDES 509 CDI

Performantele reprezinta posibilitatile maxime ale autovehiculului in privinta vitezei, demarajului si capacitatii de franare, precum si indicii de apreciere ai acestora. Studiul performantelor autovehiculului se face cu ajutorul bilantului de tractiune, bilantului de putere si ecuatiei generale de miscare, pe baza se obtin parametri si indicii caracteristici deplasarii cu regim tranzitoriu de accelerare sau de franare.

1. Determinarea bilantului de tractiune

Bilantul de tractiune al autovehiculului reprezinta echilibrul tuturor fortelor care actioneaza asupra acestuia la miscarea rectilinie, pe un drum oarecare, avand admisiunea plina a motorului, respectiv forta totala la roata obtinuta prin insumarea fortelor tangentiale de la rotile motoare echilibreaza suma tuturor rezistentelor la inaintare:

(1)

Fig. 1. Bilantul de tractiune al autovehiculului

In figura 1 sunt trasate curbele fortei la roata si ale rezistentelor la inaintare, in functie de viteza autovehiculului. Coeficientul de rezistenta la rulare s-a considerat constant si de aceea rezistenta la rulare este reprezentata printr-o dreapta orizontala. Intersectia sumei rezistentelor exterioare cu forta la roata X arata viteza maxima cu care se poate deplasa autovehiculul in conditiile considerate.

2. Determinarea bilantului de putere

Bilantul de putere al autovehiculului reprezinta echilibrul dintre puterea la roata si suma puterilor necesare invingerii rezistentelor la inaintare:

(2)

Fig. 2. Bilantul de putere al autovehiculului

Bilantul de putere ca si bilantul de tractiune se foloseste la studiul performantelor autovehiculului. De pe graficul bilantului de putere (Fig. 2) se pot observa treapta de viteza si viteza cu care se poate deplasa autovehiculul in diferite conditii de drum si exploatare (la intersectia curbei sumei puterilor necesare invingerii rezistentelor la inaintare cu curbele puterilor la roata ). In cazul de fata coeficientul de rezistenta la rulare s-a considerat constant, iar inclinarea drumului s-a considerat egala cu zero si de aceea pe grafic nu apare rezistenta pantei. Segmentele ordonatei, care se afla intre curbele si , determina puterea excedentara sau disponibila a autovehiculului pentru a-i accelera miscarea.

3. Determinarea caracteristicii fortei la roata

Caracteristica fortei la roata sau caracteristica de tractiune reprezinta curbele de variatie ale acesteia in functie de viteza de deplasare a autovehiculului pentru fiecare treapta a cutiei de viteze.

Pentru studiul performantelor autovehiculului pe un drum oarecare, caracterizat de un unghi de inclinare longitudinala si un coeficient de rezistenta la rulare f, caracteristica fortei la roata se completeaza si cu curbele bilantului de tractiune.

Construirea caracteristicii fortei la roata se face pe baza caracteristicii exterioare a motorului, pornind de la curba puterii la roata sau de la curba momentului la roata, utilizand relatiile:

. (3)

Fig. 3. Caracteristica fortei la roata

Pentru trasarea graficului din figura 3 s-a considerat ca inclinarea longitudinala a drumului este nula, iar coeficientul de rezistenta la rulare este constant.

Din graficul caracteristicii fortei la roata se pot afla treapta de viteza si viteza cu care se poate deplasa autovehiculul in diferite conditii de drum si exploatare (la intersectia curbei sumei rezistentelor exterioare cu forta la roata X).

Caracteristica fortei la roata se stabileste atat pentru studiul performantelor cat si pentru studiul posibilitatilor si momentelor de trecare de la o treapta de viteza la alta, in timpul mersului.

5. Determinarea acceleratiei, timpului si a spatiului de demarare

5.1. Determinarea acceleratiei

Acceleratia autovehiculului caracterizeaza, in general, calitatile lui dinamice deoarece, in conditii egale, cu cat acceleratia este mai mare cu atat creste viteza medie de exploatare. Valoarea acceleratiei autovehiculului se poate determina cu ajutorul caracteristicii dinamice, utilizand relatia:

Fig. 4. Acceleratia autovehiculului

Rezulta ca acceleratia autovehiculului este invers proportionala cu coeficientul maselor in miscare de rotatie si direct proportionala cu diferenta , adica este cu atat mai mare cu cat factorul dinamic este mai mare.

Rezultatele obtinute se incadreaza in valorile medii date in literatura de specialitate.

La determinarea acceleratiei dupa metoda expusa mai sus trebuie avut in vedere faptul ca apare o anumita inexactitate. Aceasta se datoreaza faptului ca factorul dinamic se calculeaza pe baza datelor obtinute la incercarea autovehiculului atunci cand se deplaseaza cu viteza uniforma si nu in regim tranzitoriu.

Aceste determinari ale acceleratiei pot diferi de cele reale cu aproximativ 7-8%.

5.2. Determinarea timpului de demarare

Capacitatea de demarare a autovehiculelor este caracterizata de acceleratie, insa pentru a avea indici de apreciere mai usor de utilizat in compararea diferitelor tipuri de autovehicule, este necesara determinarea timpului si spatiului de demarare.

Prin timp de demarare se intelege timpul in care autovehiculul, plecand din loc, atinge viteza maxima, sau mai precis 0,9 din valoarea acesteia.

Pentru determinarea duratei de demarare se construieste diagrama inversului acceleratiei pentru toate treptele cutiei de viteze, considerandu-se ca trecerea de la o treapta la alta se face in momente optime, adica la turatia de consum minim .

Din expresia acceleratiei , se poate scrie:

(6)

de unde se poate observa ca timpul de demarare se poate obtine prin integrarea grafica a acestei relatii:

(7)

unde si .

Fig. 5. Curba variatiei timpului de demarare a autovehiculului,

in functie de viteza acestuia.

La un autovehicul care are k trepte in cutia de viteze, durata totala de demarare se determina conform relatiei:

(8)

in care este durata de demarare corespunzatoare treptei j de viteza.

5.3. Determinarea spatiului de demarare

Spatiul parcurs de autovehicul in timpul de demarare se numeste spatiu de demarare .

Pentru determinarea spatiului de demarare se pleaca de la relatia generala a vitezei autovehiculului, din care se poate scrie:

(9)

de unde lungimea spatiului de demarare este:

(10)

Fig. 6. Spatiul total de demarare a autovehiculului,

in functie de viteza acestuia.

La un autovehicul care are k trepte in cutia de viteze, spatiul total de demarare se determina conform relatiei:

(11)

in care este spatiul de demarare corespunzator treptei j de viteza.

6.Determinarea parametrilor capacitatii de franare

Aprecierea si compararea capacitatilor de franare a autovehiculelor se face cu ajutorul deceleratiei maxime absolute a_f sau relative a_frel , a duratei franarii t_f si a spatiului de frinare minim S_fmin in functie de viteza. Acesti parametrii se determina intre doua viteze din care una poate sa fie 0.

6.1.Deteminarea deceleratiei.

Daca decelerarea se efectueaza cu motorul decuplat ecuatia diferentiala la decelerare prin analogie cu ecuatia difereniala la demaraj devine:

(12)

In relatia 12:

a_f deceleratia absoluta

coeficientul maselor de rotatie

m_a masa autovehiculului

F_f fotta de franare (F_f φZ_f)

ΣR_ext- suma rezistentelor exerioare

In cazul franarii cu motorul cuplat relatia 12devine:

(13)

unde reprezinta forta de franare datorata motorului.

Pentru aprecierea cantitativa a franarii de multe ori se utilizeaza deceleratia relativa (coeficientul de franare):

(14)

unde g reprezinta acceleratia gravitationala.

Considerand coeficientul maselor in rotatie este 1 si rezistentele drumului 0 franarea efectuanduse pe drum drept, Zf=Ga (franarea are loc pe toate rotile)

(15)

iar daca toate rotile sunt blocate:

(16)

6.2.Determinarea duratei de franare

Durata de franare se calculeayainte v1 si v2 rezultand durata minima de franare:

(17)

Daca franarea este totala atunci v2=0:

(18)

Procesul de franare este complexconstituit din mai multe faze influentand in mod irect eficienta franarii formula timpului real de oprire fiind:

(19)

t_opr-timpul total de oprire

t_ifiz-tipul datorita intarzierii fiziologice (valoarea medie este de 0.6 secunde dar acesta depinde de fiecare conducator auto)

t_imec-tipul datorat intarzirii mecanice (valori intre 0.1 0.2 secunde)

t_if- timpul scurs de la inceperea procesului de franare pana la blocarea rotilor (valori intre 0.1 0.2 secunde)

6.3.Determinarea spatiului de franare

Deceleratia autovehiculului poate fi scrisa astfel:

(20)

Considerand coeficientul maselor in rotatie este 1 si rezistentele drumului 0 franarea efectuanduse pe drum drept, Zf=Ga (franarea are loc pe toate rotile), spatiul minim de franare se poate calcula astfel:

(21)

In cazul in care franarea are loc pana la oprire v2=0, coeficientul de rezistenta la rulare se poate considera f=0 atunci:

(22)

Spatiul total de oprire este dat de relatia:

(23)

In figurile urmatoare se va determina pentru patru categorii de drum deceleratia (fig 7), timpul (fig8, fig9) si spatiul de decelerare (fig 10) in functie de coeficentii de aderenta a drumului.

Sosea de asfalt in stare buna: φ

Sosea pietruita in stare buna: φ

Drumde pamant uddupa ploaie:

Dum de zapada batatorita

Fig. 7. Deceleratia autovehiculului in functie de categoriile de drum

Se observa ca acceleratia creste odata cu valoarea coeficientului de aderenta si variaza in functie de categoria de drum pe care se deplaseaza autovehiculul.

Fig. Timpul minim de oprire a autovehiculului infunctie de categoria

de drum de la o viteza de 60 km h

Fig. 9. Timpul minim de oprire a autovehiculului de la

viteze diferite pentru drum de asfalt in stare buna

Fig. 10. Spatiul minim de oprire in functie de la diferite

viteze pentru cele patru categorii de drum

Se observa din graficul din figura 10 ca spatiul in care acesta se poate opri difera mult de categoria de drum pe care autovehiculul se deplaseaza.

Valorile obtinute in graficele din cele patru figuri nu sunt cele reale; ele reprezinta valori minime pentru care autovehiculul s-ar comporta in conditii ideale. In conditii reale intervin urmatorii factori:

Ø      Neuniformitatea coeficientilor de aderenta pe caile de rulare a autovehiculului;

Ø      Timpii de intarziere datorate frecarilor si jocurilor din mecanismul de franare;

Ø      Timpii de intarziere datorati conducatorului auto care difera pentru fiecare conducator auto.

Acesti factori imluenteza in mod negativ parametri capacitatii de franare; marind valorile timpilor de oprire, cresctnd valorile spatiului de oprire, si scazand valorile deceleratiei.