PROCESUL AUTOPROPULSARII AUTOVEHICULULUI

PROCESUL AUTOPROPULSARII AUTOVEHICULULUI

1. Determinarea rapoartului de transmitere al transmisiei principale

Determinarea raportului de transmitere al transmisiei principale se face pentru cazul in care

cutia de viteze se afla in priza directa.

Raportul de transmitere al transmisiei principale se determina cu relatia:

i₀=(Πr_dn_Vmax)/(30V_max) (1)

in care: r_d -este raza dinamica a rotii motoare, in m;

V_max - viteza maxima a automobilului, in m/s;

n_Vmax - turatia la viteza maxima, in rot/min.

V_max=90 Km/h=25 m/s

n_Vmax=n_max= 3800rot/min   

r_d=0.3425 m

Raportul de transmitere al transmisiei principale i₀=4.407

2. Determinarea rapoartelor de transmitere din cutia de viteze

In acest scop se parcurg urma toarele etape:

- determinarea raportului de transmitere "i_cv1" al primei trepte din cutia de viteze;

- detrminarea ratiei pentru seria dupa care se face impartirea in trepte;

- stabilirea numarului de trepte;

- aflarea rapoartelor de transmitere pentru celelalte trepte ale cutiei de viteze.

Raportul de transmitere "i_cv1"al primei trepte din cutia de viteze se poate determina cu relatia

in care: i₀ este raportul de transmitere al transmisiei principale;

n_M - turatia corespunzatoare momentului maxim "M_max" al motorului, in rot/min;

r_d - raza dinamica a rotilor motoare, in m;

V_{cr 1} - veteza critica a automobilului in treapta intai, pentru urcarea pantei maxime in m/s, care se poate determina cu relatia,

in care: G_a=65000 [N] - greutatea totala a automobilului;

P_M - puterea corespunzatoare momentului maxim al motorului, data de relatia,

W] (4)

M_max=220 Nm

n_M=1400 rot/min

=> P_M= 46054 W

η_t - randamentul total al transmisiei

η_t=0.88

=> V_{cr I}=1.474 m/s

Ψ_max - coeficientul total de rezistenta a drumului, dat de relatia,

Ψ_max=fcosα+sinα (5)

unde

f - coeficientul de rezistenta la rulare, care are valoarea f=0.03 (se determina din tabelul 1),pentru auto utilitara se recomanda intre 0.025si 0.035

Tabelul 1.

Valori medii ale coeficientului de rezistenta la rulare, f.

α - unghiul de inclinare al pantei, care are valoarea α=18

Ψ_max=0.338

=> i_cvI=7,182

Rapoartele de transmitere "i_cvj", in diferite trepte de viteze ale cutiei de viteze ale cutiei de viteze se pot determina cu relatia:

(6)

in care: j este treapta de viteza pentru care se calculeaza raportul de transmitere;

j=15

k - numarul treptelor de viteza din cutia de viteze in cazul in care cutia are riza directa in ultima treata de viteza

k=5

tabelul

Valorile rapoartelor de transmitere

3. Determinarea vitezelor corespunzatoare treptelor de viteze

Pentru ca schimbarea treptelor de viteze ale automobilului sa se faca in zona de functionare stabila a acestuia, trebuie ca vitezele minime, respectiv maxime pentru fiecare treapta de viteze

Sa se determine cu relatiile:

(7)

(8)

in care: i_tj este raportul de transmitere total al transmisiei, cutia de viteza fiind cuplata in treapta j, se determina cu relatia:

(9)

unde: i₀ este raportul de transmitere al transmisiei principale;

i_cvj - raportul de transmitere in treapta j a cutiei de viteze;

n_M - turatia corespunzatoare momentului maxim al motorului;

n_M=1400 rot/min

n_P - turatia corespunzatoare puterii maxime a motorului

n_P=2400 rot/min

r_d - raza dinamica a rotilor autovehicului

r_d=0,3425 m

Viteza minima corespunzatoare treptei I de viteza la turatia minima "n_min" se determina cu relatia:

Viteza maxima in ultima trata de viteza se determina cu relatia:

(11)

Tabelul 3

Catacteristicile transmisiei

Tabelul 4.

Acoperirea treptelor de viteze

Fig. 1. Diagrama fierastrau a autovehiculului MERCEDES 509 CDI

4. Determinarea puterii transmise la rotile motoare

4.1 Determinarea puterilor transmise la rotile motoare in functie de turatie

Pentru propulsarea automobulului trebuie ca puterea dezvolata de motor sa fie transmisa la rotile motoare ale acestuia.

Se cunosc: P_max=65 KW - puterea maxima a motorului;

n_P=2400 rot/min - turatia corespunzatoare puterii maxime;

M_max=220 Nm - cuplul maxim al motorului;

n_M=1400 rot/min - turatia corespunzatoare momentului maxim;

n_min=800 rot/min turatia minima a motorului;

n_vmax=3800 rot/min -turatia la viteza maxima

n_max=3800 rot/min - turatia maxima a motorului;

V_max=90 Km/h - viteza maxima a autovehiculului(limtator)

Momentul dezvoltat de motor la putere maxima este dat de relatia:

, (12)

Coeficientul de adatabilitate Ca=M_max/ M_P (13) Ca=0,850

Coeficientul de elasticitate Ce=n_m/n_p    (14)

Ce=0.5833   

Puterea la diferite turatii "P_i" are forma:

(15)

in care coeficientii α, β, γ sunt dati de relatiile:

(16)

Pentru verificare e necesar sa se indeplineasca conditia:

Se determina puterea in mai multe puncte in functie de turatie astfel:

(17)

i=

Puterea transmisa la rotile motoare :

(18)

η_t=0.88

Puterile se determina pentru urmatoarele valori ale turatie (tab 5)

Tabelul 5

Variatia puterii motorului in functie de turatie este prezentata infigura 1:

Fig. 2. Comparatia puterii motoare cu puterea la rotile motoare

Se observa ca puterea motorului nu se transmite integral la roti datorita randamentului transmisiei.

4.2. Determinarea puterilor transmise la rotile motoare in functie de viteze

Puterile transmise la rotile motoare in functie de viteze se determina cu urmitorul algoritm:

s-variabila care determiina numarul de puncte in care va fi defint graficul

s

j-indicele treptei de viteza

    (19)

Puterea dezvoltata de motor in functie de viteza de delasare a autovehiculului in diferite trepte de viteza ale cutiei de viteze

(20)

P_max - puterea maxima a motorului in [KW]

r_d - raza dinamica [m]

i_t - rap. de transmitere in treapta j

n_p - turatia la putere maxima

v_j - viteza in treapta j

Puterea la roata se calculeaza cu relatia:

    (21)

h_t - randamentul transmisiei si are valoarea 0,88

P(j,s) - puterea motorului in functie de viteza automobilului in [KW]

Fig.3. Puterea motoare in functie de viteze

Determinarea momentelor de antrenare a rotilor motoare

1. Determinarea momentelor de antrenare a rotilor motoare in functie de turatie

Datorita rezistentelor din transmisie, momentul motor transmis rotilor motoare este diminuat fata de cel dezvoltat de motor, insa este mult majorat (de aproximativ 230 ori) prin raportul de transmitere dintre motor si rotile motoare (din cutia de viteze si transmisia principala), potrivit relatiei:

M_Rij=M_ii_tjη_t, in daN (22)

in care: i_tj este raportul total de transmitere al transmisiei, corespunzator treptei "j" de viteze;

η_t - raportul total de transmitere si are valoarea η_t=0.9;

M_i - momentul dezvoltat de motor la diferite turatii n_i ale arborelui cotit al motorului,

care se poate determina cu ajutorul relatiei:

(23)

Fig. 4. Momentul motorului in functie de turatii

Momentele de antrenare ale rotilor motoare la diferite turatii pentru cele cinci trepte de viteze se

detremnina astfel:

(24)

Fig. Momentele de antrenare ale rotilor motoare la diferite turatii pentru cele cinci trepte de viteze

2.Determinarea momentelor de antrenare a rotilor motoare in functie de viteze

(25)

Fig.6.Momentele la rotile motoare in functie de viteze

6. Determinarea fortelor tangentiale la rotile motoare

6.1. Determinarea fortelor tangentiale la rotile motoare in functie de turatie

Relatia de calcul a fortelor tangentiale "X_ij" la rotile motoare, in diferite trepte de viteze se poate determina cu ajutorul relatiei:

X_ij=M_Rij/r_d [daN] (26)

Fig.7.Fortele tangentiale la rotile motoare in functie de turatie

6.2. Determinarea fortelor tangentiale la rotile motoare in functie de viteze

(27)

Fig.8.Fortele tangentiale la rotile motoare in functie de viteze

7. Determinarea coeficientului de aderenta

7.1. Determinarea coeficientului de aderenta in functie de turatie

Relatia de calcul a coeficientului de derenta este :

(28)

X(i,j)- forta e aderenta in diferite trepte de viteze "j" in [N]

G_ad - greutatea aderenta, care reprezinta parte din greutatea totala a autovehiculului ce revine rotilor motoare [N]

G_ad= G₂   

Fig.9.Coeficientului de aderenta in functie de turatie

7.2. Determinarea coeficientului de aderenta in functie de viteze

Aceasta are alura variatiei fortei tangentiale la rotile motoare in functie de viteza de deplasare a autovehiculului, in fiecare treapta de viteza.

Fig.10.Coeficientului de aderenta in functie de viteze