DEFINIREA CONDITIILOR DE AUTOPROPULSARE

DEFINIREA CONDIŢIILOR DE AUTOPROPULSARE

Deplasarea autovehiculului în conditiile cerute de performante în ceea ce piveste dinamicitatea, consumul de combustibil, siguranta si confortul calatoriei, cerinte ce impun anumite reguli si elemente constructive, presupune cunoasterea influentelor exterioare ce se opun înaintarii autovehiculului.

Definirea conditiilor de autopropulsare, care precede calcul de tractiune, împreuna cu care conditioneaza performantele autovehiculului, cuprinde precizarea, functie de tipul, caracteristicile si destinatia autovehiculului, a cauzelor fizice pentru fortele de rezistenta ce actioneaza asupra autovehiculului, a factorilor specifici de influenta si stabileste relatiile analitice de evaluare cantitativa a acestor forte.

În procesul autopropulsarii autovehiculului, asupra acestuia actioneaza, dupa directia vitezei de deplasare, doua tipuri de forte:

3.1. Rezistenta la rulare

3.1.1. Generarea rezistentei la rulare

Rezistenta la rulare, R_r, este o forta cu actiune permanenta datorata exclusiv rostogolirii rotilor pe cale, si este de sens opus sensului de deplasare al automobilului.

Cauzele fizice ale rezistentei la rulare sunt:

Pentru calculele ingineresti simple se poate adopta valoarea coeficientului rezistentei la rulare în functie de calitatea drumului pe care se deplaseaza autovehiculul, dupa recomandarile din tabelul 3.1.

Tabelul 3.1. Valori medii ale coeficientului rezistentei la rulare.

În situatia în care este necesara determinarea puterii necesare autopropulsarii autovehiculului cu viteza maxima pentru situatia deplasarii pe un drum din asfalt sau beton coeficientul rezistentei la rulare poate fi determinat cu ajutorul graficului din figura 3.2.

Fig.3.2. Determinarea coeficeintului rezistentei la rulare

Pentru a se studia modul în care rezistenta la rulare influenteaza comportamentul dinamic al autovehiculului de proiectat pentru determinarea coeficientului rezistentei la rulare se pot folosi diverse relatii empirice de calcul.

Cele mai simple dintre formule utilizate pun în evidenta viteza de deplasare sub forma [XX]:

(3.5)

unde f₀ este coeficientul de rezistenta la rulare pentru viteza nula, si f_oj, j=1,2,3 sunt coeficienti dintre care unii pot fi nuli. Ca exemplificare se prezinta în valori ale acestor coeficienti (tabelul 3.2)

Tabelul 3.2. Parametrii pentru calculul coeficientului de rezistenta la rulare.

Tot o relatie în care este pusa în evidenta numai viteza de deplasare este[xx]:

ai carei coeficienti se aleg cu ajutorul diagramelor din figura 3.3.

Figura 3.3. Coeficientii f_r,0, f_r,1, f_r,4

O alta relatie de calcul este [XX]:

(3.7)

sau [xx}:

(3.8)

unde v este in km/h iar coeficientii se aleg cu ajutorul diagramei din figura 3.4

Fig.3.4. Coeficientii f₀, f­_s

Pentru cazul în care se considera si presiunea din pneu relatiile de calcul sunt [XX}:

(3.9)

sau pentru determinarea direct a puterii necesare pentru învingerea rezistentei la rulare a rotii [XX]:

(3.10)

În figura 3.5 sunt reprezentate valorile obtinute prin evaluarea coeficientului rezistentei la rulare cu ajutorul relatiilor (3.5), (3.6), (3.7), (3.8)

Relatia (3.5) devine dupa alegea coeficientilor:

;

relatia (3.6) devine:

relatia (3.8) devine:

Fig.3.5. Variatia coeficientului rezistentei la rulare

în functie de viteza de deplasare a autovehiculului

Cu exceptia rezultatelor obtinute cu ajutorul relatiei (3.7) se constata pentru relatiile (3.5), (3.6), (3.8) o buna similitudine între rezultatele obtinute.

Astfel pentru determinarea coeficientului rezistentei la rulare se recomanda utilizarea uneia dintre relatiile (3.5), (3.6), (3.8), în functie de datele cunoscute legat de alegerea coeficientilor acestor expresii.

Pentru întreg automobilul relatiile de calcul ale fortei si puterii necesare învingerii rezistentei la rulare sunt:

[daN] (3.11)

unde i=1,2.N_r; f_i este coeficientul rezistentei la rulare pentru roata i, Z_ri este reactiunea normala la roata i, iar N_r este numarul de roti al autovehiculului.

Date fiind dificultatile utilizarii relatiei (3.11.) se considera f=f_I=const.

Astfel relatia devine:

[daN] (3.12)

unde G_a este greutatea autovehiculului iar a este unghiul de înclinare longitudinala a drumului.

Puterea necesara învingerii acestei rezistente se calculeaza cu relatia:

[kW] (3.13)

unde v este viteza exporimata în m/s sau:

[kW] (3.14)

unde V este viteza autovehiculului exprimata în km/h.

3.2. Rezistenta aerului.

3.2.1. Notiuni de aerodinamica autovehiculului.

Aerodinamica autovehiculelor se ocupa de fenomenele care se produc la interactiunea dintre autovehicul si aerul înconjurator si foloseste principiile generale ale aerodinamicii teoretice. In cadrul aerodinamicii autovehiculelor se stabilesc fortele si momentele ce actioneaza, din partea aerului în repaus sau în miscare, asupra autovehiculelor aflate în misare. De asemenea se analizeaza caile de modificare a interactiunii dintre aer si autovehicul astfel încât sa se îmbunatateasca performantele acestora.

Aerodinamica autovehiculelor studiaza cu precadere urmatoarele aspecte:

3.3. Rezistenta la panta.

La deplasarea autovehiculului pe cai cu înclinare longitudinala,forta de greutate genereaza o componenta R_p dupa directia deplasarii data de relatia :

(3.19)

Aceasta forta este forta de rezistenta la urcarea pantelor (de sens opus vitezei de deplasare) si forta activa la coborârea pantelor.

Pentru pante cu înclinari mici () la care eroarea aproximarii este sub 5% panta se exprima în procente:

În acest caz expresia rezistentei la panta este data de relatia:

(3.20)

Alegerea unghiului de înclinare longitudinala a caii se face functie de tipul si destinatia automobilului (tabelul 3.4).

Tabelul 3.4. Valori medii si maxime ale unghiului de înclinare longitudinala a caii

Deoarece rezistenta la rulare cât si rezistenta la panta sunt determinate de starea si caracteristicile caii de rulare, se foloseste gruparea celor doua forte într-o forta de rezistenta totala a caii , data de relatia

(3.21)

unde este coeficientul rezistentei totale a caii de rulare.

3.4. Rezistenta la demarare.

Regiurile tranzitorii ale miscarii autovehiculului sunt caractrizate de sporiri ale vitezei (demarari) si reduceri ale vitezei (frânari). Rezistenta la demarare (R_d) este o forta de rezistenta ce se manifesta în regimul de miscare accelerata a autovehiculului.

Ca urmare a legaturilor cinematice determinate în lantul cinematic al transmisiei dintre motor si rotile motoare, sporirea vitezei de translatie a autovehiculului se obtine prin sporirea vitezelor unghiulare de rotatie ale elementelor transmisiei si rotilor. Masa autovehiculului în miscare de translatie capata o acceleratie liniara iar piesele în rotatie acceleratii unghiulare.

Influenta asupra inertiei în translatie a pieselor aflate în rotatie se face printr-un coeficient d, numit coeficientul de influenta al maselor în miscare de rotatie.

Rezistenta la demarare este astfel data de relatia:

(3.22)

unde: m_a este masa autovehiculului [kg]

d este coeficientul de influenta al maselor aflate în miscare de rotatie;

acceleratia miscarii de translatie a autovehiculului [m/s²].

Pentru calculul rezistentei la demarare este necesara cunoasterea marimii coeficientului de influenta al maselor în miscare de rotatie.

Ca metode de alegere a marimii coeficientului de influenta a pieselor în miscare de rotatie, bibliogafie se specialitate recomanda mai multe metode:

3.5.Exemplu de calcul

Dupa alegerea parametrilor pricipali ai autovehiculului, în urma efectuarii studiului solutiilor similare rezistentele la înaintare sunt:

V [km/h] Rr [N]   Pr [kW]