Parametrii de baza ai autovehiculelor

Parametrii de baza ai autovehiculelor

Parametrii de baza ai autovehiculelor definesc calitatile ce trebuie oferite acestuia, inca din faza de proiectare, astfel incat performantele obtinute sa-l situeze la nivelul celor mai bune modele din aceeasi categorie.

Principalii parametrii ce caracterizeaza un autovehicul pot fi grupati in urmatoarele categorii: parametrii constructivi, dinamici si calitatile tehnice de exploatare. Acesti parametri servesc pentru aprecierea obiectiva a calitatilor diferitelor tipuri de autovehicule si pentru a scoate in evidenta daca acestia corespund conditiilor de lucru impuse in exploatare. Cunoscand acesti parametri pot fi alese autovehiculele corespunzatoare conditiilor de exploatare date.

Parametrii constructivi

Parametrii constructivi ai autovehiculelor sunt dati de dimensiunile principale, greutatea, capacitatea de incarcare si capacitatea de trecere.

Dimensiunile principale

Aceste dimensiuni care caracterizeaza constructia unui autovehicul (automobil sau tractor) sunt cele prezentate in figura 1.10, pentru autocamion, figura 1.11. pentru tractorul pe roti si figura 1.12 pentru tractorul pe senile.

Dimensiunile de gabarit, sunt cele mai mari dimensiuni privind lungimea A, latimea E si inaltimea D, tinand seama si de dimensiunile cabinei sau caroseriei.

Ampatamentul L (baza sau distanta intre punti), reprezinta distanta intre axele geometrice ale puntilor autovehiculului. La autovehiculele cu trei punti, ampatamentul se considera distanta dintre axa geometrica a puntii din fata si jumatatea distantei dintre cele doua punti din spate. In acest caz trebuie sa se indice suplimentar si distanta dintre cele doua punti din spate. La tractoarele pe senile L (fig. 1.12) reprezinta distanta dintre axa stelutei motoare si axa rotii de intindere. La acest tip de tractor trebuie sa se mai indice si lungimea de sprijin L₁ care reprezinta lungimea senilei in contact cu solul.

Fig.1.10. Dimensiunile principale ale autocamioanelor.

Fig.1.11. Dimensiunile principale ale tractoarelor pe roti.

Ecartamentul (fata B₁ si spate B₂), reprezinta distanta dintre planele mediane ale rotilor de pe aceeasi punte. La autovehiculele prevazute cu roti duble in spate, ecartamentul se da cu distanta dintre planurile ce trec prin jumatatea distantei celor doua roti de pe aceeasi punte (fig. 1.10). In cazul tractoarelor pe senile (fig. 1.12) ecartamentul B este distanta dintre planele longitudinale de simetrie ale celor doua senile.

Lumina C care mai poarta si denumirea de garda la sol, reprezinta distanta dintre sol si punctul cel mai de jos la puntea din fata C₁, la carterul ambreiajului C si la puntea din spate C₂. In general C₁ < C pentru a proteja carterul motorului si ambreiajului, iar C₂ < C₁ datorita constructiei reductorului central si a diferentialului.

Fig.1.12. Dimensiunile principale ale tractoarelor pe senile.

Consolele din fata F si din spate G (fig. 1.10 si 1.11) sunt distantele pe orizontala dintre axa de simetrie a puntii din fata, respectiv din spate, pana la extremitatea din fata si din spate a autovehiculului.

Raza longitudinala de trecere r (fig. 1.10 si fig. 1.11), este raza unui cilindru conventional tangent la rotile din fata, din spate si punctul de lumina minima al sasiului, punct situat intre cele doua punti ale autovehiculului.

Raza transversala de trecere r (fig. 1.11), reprezinta raza cilindrului conventional tangent la rotile de pe aceeasi punte si la punctul cel mai de jos al sasiului, punct situat intre roti.

Unghiurile de trecere din fata a si spate a (fig. 1.10) sunt unghiurile determinate de sol si tangentele duse la roti prin punctele extreme inferioare din fata ₁     si spate ₂.

Inaltimea platformei H (fig. 1.10), este distanta de la sol la suprafata exterioara a pedalei platformei autovehiculului.

Dimensiunile platformei I x K x M (fig. 1.10) reprezinta lungimea, latimea si inaltimea podelei platformei, masurata in interiorul acesteia.

Valorile medii pentru unele dimensiuni principale ale autovehiculelor actuale sunt date in tabelul 1.1.

Tabelul 1.1.

Dimensiunile principale ale autovehiculelor

Fig. 1.13. Unghiurile de stabilizare ale rotilor de directie si pivotilor.

Tot din categoria dimensiunilor principale fac parte si unghiurile de stabilizare a rotilor de directie si pivotilor rotilor acestora prezentate in figura 1.13 si anume unghiul de cadere sau stabilitate a rotii a (fig.1.13, a), unghiul de inclinare transversala a pivotului b (fig. 1.13, a), unghiul de inclinare longitudinala a pivotului g (fig. 1.13, a) si unghiul de convergenta al rotilor (a-b) din fig. 1.13, b.

Din categoria dimensiunilor principale fac parte si marimile prezentate in figura 1.14, care reprezinta : raza minima de viraj, raza minima exterioara de gabarit a virajului R₁, raza minima interioara de gabarit a virajului R₂ si latimea fasiei de gabarit D

Fig. 1.14 Razele de gabarit ale virajului autovehiculului

Greutatea autovehiculului si capacitatea de incarcare

Tipul si dimensiunile principale determina greutatea totala a autovehiculului si capacitate de incarcare a acestuia.

Greutatea autovehiculului este un parametru important si reprezinta in mare suma greutatii tuturor mecanismelor si agregatelor din constructia acestuia, precum si greutatea incarcarii. La tractoare, greutatea este un parametru care caracterizeaza calitatile de tractiune dupa aderenta, precum si presiunea specifica pe sol.

In cazul automobilelor greutatea poate fi grupata in urmatoarele categorii.

Greutatea proprie G_o care reprezinta greutatea automobilului complet echipat, fara incarcatura si fara persoane la bord.

Greutatea utila transportata G_u este incarcatura pe care o poate transporta un automobil in conditiile concrete de exploatare. La autocamioane, greutatea conducatorului si a persoanelor de deservire nu se include in greutatea utila. In cazul automobilelor destinate transportului de persoane, in greutatea utila se include greutatea conducatorului, a personalului de deservire, a pasagerilor dupa numarul de locuri (n) si bagajelor. La autobuzele urbane la numarul de locuri pe scaune (n) se mai adauga un numar de locuri in picioare (m) care pot fi intre 5 si 8 pentru fiecare metru patrat liber al pedalei (fara suprafata ocupata de scaune). Greutatea unei persoane (G_p) se adopta la 75 Kg, in medie, iar greutatea bagajului (G_b) pentru fiecare persoana se apreciaza la 5 Kg pentru autobuzele urbane si autocamioane, 15 Kg la autobuze interurbane si 20 Kg la autoturisme si autobuze turistice.

Greutatea totala G_a se obtine prin insumarea greutatii proprii (G_o), greutatii incarcaturii, greutatii persoanelor    (G_p) si a bagajelor (G_b), astfel:

- pentru autocamioane:

G_a = G_o + G_u + (n + 1) (G_p + G_b) (1.1.)

- pentru autobuze urbane:

G_a = G_o + (n + m + 1) (G_p + G_b) (1.2.)

- pentru autobuze turistice:

G_a = G_o + (n + 1) (G_p + G_b) (1.3.)

- pentru autoturisme:

G_a = G_o + n(G_p + G_b) (1.4.)

Unele caracteristici orientative de greutate pentru autoturisme sunt date in tabelul 1.2.

Tabelul 1.2

Caracteristicile de greutate ale autoturismelor

Greutatea autotrenului este greutatea obtinuta prin insumarea greutatii totale a autotractorului cu greutatea tractata (greutatea proprie a remorcii sau semiremorcii si greutatea incarcaturii). Caracteristica de greutate a autocamionului sau autotrenului poate fi apreciata prin coeficientul de utilizare a greutatii h_G , care este dat de raportul dintre greutatea    proprie G_o si greutatea utila G_u, respectiv:

(1.5.)

Introducerea notiunii de coeficient de utilizare a greutatii ofera posibilitatea de a compara diferite tipuri de autovehicule intre ele (in special autocamioane) si de a cunoaste constructiile cele mai rationale, deoarece el arata cat de rational a fost folosit metalul in constructia respectiva (cat metal se foloseste pentru a transporta o tona de incarcatura utila). Pentru autocamioanele cu greutate totala de 7,0 8,0 tone, h_G = 1, iar pentru cele cu greutate totala mai mare scade pana la 0,75 . 0,80. Valori mai mari ale acestui coeficient, h_G=1,3 . 1,6 se intalnesc la autocamioanele de capacitate mica si autoutilitare.

La tractoare, greutatea poate fi:

Greutate constructiva G_a, care este greutatea tractorului nealimentat cu combustibil, ulei si apa, fara scule si greutati suplimentare si fara tractorist, adica asa cum iese de pe banda de montaj. Acest parametru serveste la aprecierea consumului de metale si materiale ce intra in constructia tractorului.

Greutatea de exploatare G_c, este greutatea totala a tractorului, alimentat, cu greutati suplimentare sau apa in pneuri, cu tractorist, cutie de scule, inclusiv greutatea masinilor agricole purtate, sau a unei parti din greutatea masinilor agricole semipurtate.

Repartizarea greutatii autovehiculului (greutatea totala in cazul automobilelor G_a si greutatea de exploatare in cazul tractoarelor G_c) se poate determina in functie de greutatea totala G_a (G_c) si coordonatele centrului de masa (greutate) a si b dupa cum este prezentat in figura 1.15.

Fig.1.15. Repartizarea greutatii autovehiculului pe punti

Notand cu G₁ greutatea pe puntea din fata si G₂ cea care revine puntii din spate, conform figurii 1.15 se poate scrie:

(1.6)

Greutatea admisa pe punte este limitata de calitatea drumului, distanta dintre punti si numarul puntilor autovehiculului.

Pentru imbunatatirea calitatilor de trecere si de tractiune, precum si pentru obtinerea unei conduceri mai usoare a autovehiculului este de dorit ca G₂>G₁, iar pe de alta parte, in scopul maririi confortabilitatii si al stabilitatii G₁>G₂. Din punct de vedere al uniformitatii uzurii anvelopelor ar trebui ca G₁=G₂ pentru autoturisme, iar la autocamioane si autobuze sa fie o treime pe puntea din fata si doua treimi pe puntea din spate. Rezolvarea acestei probleme se face in functie de posibilitati, de tipul si de destinatia autovehiculului.

Coordonatele centrului de masa al autovehiculului (a, b si inaltimea h_g) se determina experimental conform schemei din figura 1.16.

Fig. 1.16. Determinarea experimentala a coordonatelor centrului de masa.

Pentru determinarea distantelor a si b se cantareste succesiv autovehiculul incarcat (G_a), apoi puntea din fata (G₁) si puntea din spate (G₂₎, dupa care cunoscand aceste marimi se poate scrie:

. (1.7)

Pentru determinarea inaltimii centrului de masa (h_g) conform figurii 1.16 se cantareste in pozitia orizontala greutatea G₂. Dupa aceea, autovehiculul se ridica cu puntea din fata si se cantareste greutatea ce revine puntii din spate in aceasta pozitie G₂'.

Cunoscand aceste marimi si coordonatele longitudinale ale centrului de masa, se poate scrie:

(1.8)

de unde:

, (1.9)

Daca se scrie ecuatia de momente in raport cu axa rotilor din fata (punctul O) se obtine:

. (1.10)

Din aceasta relatie prin inlocuirea valorilor date de relatia 1.9, si grupand termenii care contin marimea h_g se obtine expresia inaltimii centrului de masa, adica:

, (1.11)

sau:

(1.12)

unde: a este unghiul de inclinare a autovehiculului; r este raza rotii autovehiculului; a este distanta dintre puntea din fata si centrul de masa al autovehiculului.

Pentru a evita erorile produse de deformatiile pneurilor si ale suspensiei se recomanda ca a sa nu fie mai mare de 10.15^o, suspensia la cele doua punti sa fie blocata, iar presiunea aerului in pneu sa fie cea normala. In scopul    obtinerii unei exactitati ridicate este de dorit ca determinarea inaltimii centrului de masa sa se repete prin cantarirea ambelor punti ale autovehiculului.

Orientativ, in tabelul 1.3 sunt date valorile medii ale coordonatelor centrului de masa pentru diferite tipuri de autovehicule.

Tabelul 1.3.

Coordonatele centrului de masa

Capacitatea de trecere a autovehiculului

Prin capacitatea de trecere se intelege calitatea autovehiculului de a se deplasa pe drumuri sau terenuri accidentale si de a trece peste obstacole.

Din punct de vedere al capacitatii de trecere, autovehiculele pot fi: autovehicule obisnuite si autovehicule cu capacitate mare de trecere (autovehicule pe roti cu toate rotile motoare, autovehicule pe senile si autovehicule pe semisenile).

In functie de conditiile de deplasare, capacitatea de trecere poate fi imbunatatita prin urmatoarele masuri: La autovehiculele pe roti prin folosirea pneurilor cu profit de tractiune, prin folosirea pneurilor de joasa presiune, prin folosirea lanturilor etc, iar la autovehiculele pe senile prin profilul zalelor senilei sau prin latimea senilei.

Capacitatea de trecere a unui autovehicul este caracterizata de urmatorii parametri:

Presiunea specifica pe sol, data de raportul dintre greutatea totala a autovehiculului si suprafete de contact dintre pneuri sau senile si sol. Cu cat presiunea specifica pe sol este mai mica cu atat autovehiculul se poate deplasa mai usor pe terenuri desfundate, zapada, nisip etc. Prin micsorarea presiunii specifice pe sol se imbunatatesc calitatile de tractiune ale autovehiculului, iar organele de rulare nu taseaza straturile superficiale ale solului. La autovehiculele obisnuite presiunea specifica pe sol este de 3,0 . 5,5 daN/cm².

Garda la sol sau lumina este parametrul care indica obstacolele maxime peste care poate trece autovehiculul fara sa le atinga. Cu cat lumina este mai mare, cu atat capacitatea de frecare a autovehiculului este mai buna, insa se inrautateste stabilitatea, deoarece se ridica centrul de masa.

Raza longitudinala si raza transversala de trecere influenteaza asupra capacitatii de trecere in sensul ca cu cat aceste raze sunt mai mici si cu cat distanta de la punctul cel mai de jos la sol este mai mare capacitatea de trecere se imbunatateste, ansa se inrautateste stabilitatea.

Raza minima de viraj a autovehiculului, este in cazul autovehiculelor pe roti distanta de la centrul instantaneu de viraj, pana la axa de simetrie a puntii din spate a autovehiculului, la un unghi de bracare maxim al rotilor de directie. Cu cat aceasta raza este mai mica, cu atat capacitatea de trecere este mai buna.

Raza rotilor autovehiculului influenteaza capacitatea de trecere a autovehiculului peste obstacole orizontale sau verticale. La autovehiculele obisnuite cu o singura punte motoare inaltimea unui obstacol vertical peste care poate trece este h 2/3r (r fiind raza rotilor, iar la autovehiculele cu mai multe punti motoare h r. Latimea canalului peste care poate trece un autovehicul, cu conditia ca marginea acestuia sa fie suficient de rezistenta, este b r pentru autovehiculul cu o singura punte motoare, iar la autovehiculele cu mai multe punti motoare b 1,2 r. La tractoarele pe roti, aceste valori sunt valabile fata de raza rotilor din fata, iar la tractoarele pe senile latimea canalului (b) peste care poate trece este b (L fiind baza tractorului) pe cand inaltimea obstacolului vertical este limitata de unghiul limita de rasturnare.

Parametrii dinamici ai autovehiculelor

Principalii parametrii dinamici ai unui autovehicul pot fi grupati in urmatoarele categorii: factorul dinamic al autovehiculului forta maxima de tractiune la carlig viteza maxima, viteza medie tehnica, viteza de exploatare, viteza economica, timpul de demarare, distanta de franare afectiva, distanta de oprire, spatiul de rulare libera, panta maxima, stabilitatea autovehiculului.

Factorul dinamic D, este folosit pentru aprecierea calitatilor dinamica ale autovehiculelor si este determinat de raportul:

(1.13)

unde: F_R este forta tangentiala de tractiune la roata sau rotile motoare; F_a este forta de rezistenta a aerului; G_a este greutatea totala a autovehiculului.

Dupa cum rezulta din relatia (1.13) factorul dinamic D, reprezinta o forta tangentiala de tractiune specifica disponibila, care poate fi folosita pentru invingerea rezistentelor care se opun deplasarii autovehiculului. Acest parametru isi modifica valoarea in functie de viteza, deoarece atat F_R cat si F_a variaza in functie de viteza de deplasare.

Variatia factorului dinamic in functie de viteza poarta denumirea de caracteristica dinamica a autovehiculului si este o diagrama foarte importanta pentru aprecierea dinamicitatii unui autovehicul.

Forta maxima de tractiune la carlig, este forta maxima dezvoltata la carligul autovehiculului si poate fi folosita pentru tractarea remorcilor, semiremorcilor sau masinilor agricole. Aceasta forta se determina experimental cu ajutorul dinamometrelor, a dinamografelor, pe cale tensometrica, etc.

Viteza maxima a autovehiculului, este viteza reala in m/s sau Km/h cu care se poate deplasa autovehiculul pe un drum orizontal, in conditii normale, la treapta superioara din cutia de viteze si cu sarcina maxima utila. Viteza teoretica a unui autovehicul se poata calcula cu relatia:

, (1.14)

unde: r este raza de rulare a rotii motoare, respectiv raza de angrenare a stelutei motoare in cazul autovehiculelor pe senile; w este viteza ungiulara a rotii motoare; w_e este viteza unghiulara a motorului; i_tr este raportul total de transmitere al autovehiculului.

Viteza medie tehnica, este viteza obtinuta prin impartirea spatiului parcurs de autovehicul la timpul de mers efectiv.

Viteza de exploatare (comerciala), este viteza obtinuta prin impartirea spatiului parcurs de autovehicul la timpul total de utilizare in cursa (mersul efectiv, incarcare-descarcare, urcarea sau coborarea pasagerilor, etc.)

Viteza economica, este viteza de deplasare uniforma la care consumul de combustibil al autovehiculului este minim.

Timpul de demarare, este timpul necesar ca autovehiculul sa atinga 0,9 din viteza maxima, pornind de la punct fix, cu schimbarea treptelor de viteza, pe un drum orizontal si rectiliniu, cu greutatea totala in conditii meteorologice stabilite prin standarde.

Distanta de franare efectiva, este distanta parcursa de un autovehicul franat de la o viteza data, din momentul intrarii in actiune a franelor pana la oprirea sa completa (motorul oprit).

Distanta de oprire, este distanta parcursa de un autovehicul franat de la o viteza data, incepand din momentul sesizarii de catre conducatorul auto a necesitatii franarii si pana la oprirea completa.

Spatiul de rulare libera, este distanta parcursa de autovehicul datorita energiei acumulate, de la o viteza data, incepand din momentul decuplarii motorului de transmisie pana la oprirea completa, fara interventia sistemului de franare, pe un drum orizontal rectiliniu, in conditii meteorologice stabilite prin standarde. Spatiul de rulare libera este un indicator privind marimea frecarilor din transmisia autovehiculului.

Panta maxima, este valoarea maxima a pantei, exprimata in grade sau in procente, pe care o poate urca autovehiculul cu sarcina maxima utila si ea indica posibilitatea autovehiculului de a invinge rezistentele suplimentare ce apar la urcarea pantei. De obicei, panta maxima se indica pentru frecare autovehicul la treapta inferioara si la cea superioara din cutia de viteze.

Stabilitatea autovehiculului, prin care se intelege capacitatea acestuia de a se deplasa pe pante, drumuri inclinate, curbe etc fara a se rasturna sau derapa. Stabilitatea autovehiculului se apreciaza in functie de conditiile in care are loc deplasarea (viteza de deplasare, valoarea pantei, inclinarea transversala a drumului, razele de curbura ale drumului) precum si de anumiti parametri constructivi (ecartament, ampatament, coordonatele centrului de masa etc.).

Calitatile tehnice si de exploatare ale autovehiculului

Calitatile tehnice de exploatare determina posibilitatea utilizarii autovehiculului la o productivitate maxima, in conditiile unei securitati de circulatie complete. Cele mai importante calitati tehnice de exploatare ale autovehiculelor sunt: calitatile de tractiune, durabilitate, manevrabilitate, confortabilitatea si cheltuielile de intretinere si reparatii.

calitatile de tractiune sunt determinate de performantele autovehiculului (viteza maxima, acceleratia, timpul si spatiul de demaraj, intensitatea franarii, deceleratia maxima si spatiul de franare) care depind de caracteristicile motorului, de parametrii transmisiei si de rezistentele ce se opun la deplasarea autovehiculului.

durabilitatea, este data de calitatea autovehiculului de a functiona timp indelungat fara defectiuni in limita uzurilor admise. Ea este determinata de factori constructivi (calitatea materialelor folosite la fabricarea pieselor, de tehnologia de fabricatie a pieselor, de montaj, felul ungerii etc.) si de factori de exploatare (starea drumului, conditiile meteorologice, calitatea combustibilului si lubrifiantului, calitatea si punctualitatea reviziilor tehnice si periodice, calificarea conducatorului auto etc.).

Manevrabilitatea este determinata de posibilitatea autovehiculului de a efectua cu usurinta schimbari de directie si de a mentine constanta directia miscarii dorite si depinde de constructia autovehiculului, de parametrii mecanismului de directie, de elasticitatea transversala a pneurilor si de pozitia centrului de masa.

Confortabilitatea este calitatea autovehiculului de a circula cu viteze mari pe drumuri de calitate buna si cu viteze mai reduse pe drumuri de calitate proasta, fara socuri sau oscilatii prea mari, care sa provoace obosirea excesiva a pasagerilor, deteriorarea marfurilor transportate sau avarierea organelor si agregatelor proprii.

Cheltuielile de intretinere si reparatii, sunt determinate de simplitatea si usurinta cu care se pot executa. De asemenea ele depind de usurinta cu care se poate ajunge la punctele de ungere si reglare, de simplitatea montarii si demontarii agregatelor, de usurinta cu care acestea pot fi scoase de pe autovehicul si de gradul de unificare si interschimbabilitate a pieselor si agregatelor autovehiculului.

Calitatile tehnice ale unui autovehicul nu se pot aprecia in afara legaturii care exista intre acestea si conditiile de exploatare. Deci, gradul de concordanta dintre calitatile tehnice ale autovehiculului si conditiile de exploatare constituie indicele principal de apreciere a unei constructii sau a alteia.