proiect dinamica autovehiculelor

Universitatea Lucian Blaga din SibiuFacultatea de Inginerie

PROIECT LA DISCIPLINA DINAMICA AUTOVEHICULELOR

Profesor coordonator: Student:Prof. dr. ing. Racota Radu Radu Florin Ionut

Sibiu2015CUPRINS

1.STUDIUL SOLUTIILOR SIMILARE DE AUTOVEHICULE : 1.1 Organizarea generala;1.2 Dimensiunile exterioare si ale capacitatii de trecere;1.3 Masa si capacitatea de incarcare;1.4 Tipul si parametrii motorului;1.5 Parametrii transmisiei si caracteristicile pneurilor;1.6 Caracteristici ale sistemelor automobilelor (directie,franare,suspensie,echipament electric si electronic,etc);1.7 Performante de demarare si franare (viteza maxima,timpul si spatiul de demarare,timpul si spatiul de franare);1.8 Consumul de combustibil.

2. CALCULUL DINAMIC AL AUTOMOBILULUI PROIECTAT :

2.1 Adoptarea dimensiunilor si caracteristicilor functionale pentru automobilul din tema;2.2 Adoptarea modului de organizare a transmisiei si a amenajarii interioare si a autovehiculului din tema;2.3 Adoptarea greutatii automobilului si stabilirea repartizarii acesteia pe punti2.4 Alegerea pneurilor si determinarea razelor rotilor autovehiculului;2.5 Calculul rezistentei la rulare,rezistentei aerului si a rezistentei la urcarea in rampa precum ecum si a puterilor necesare invingerii acestora, pentru diferite viteze de deplasare si pentru direrite inclinari ale rampei;2.6 Calculul momentului ajuns la roata motoare;2.7 Calculul reactiunilor normale ale caii de rulare asupra puntii automobilului pentru diferite inclinari ale rampei;2.8 Trasarea caracteristicii exterioare a motorului cu care este echipat autovehiculul;2.9 Determinarea raportului de transmitere al transmisiei principale;2.10 Determinarea spatiului de demarare pana la viteza maxima;2.11 Determinarea spatiului si timpului minim de franare pentru diferite viteze initiale;2.12 Stabilirea marimilor caracteristice ale virajului;2.13 Dotari specifice ale autovehiculului in raport cu destinatia sa;2.14 Stabilirea unui itinerar intern/international de transport cu calcularea unor costuri.

1.STUDIUL SOLUTIILOR SIMILARE DE AUTOVEHICULE

In tabelele de mai jos sunt prezentate caracteristicile si dotarile ale camioanelor in functie de performantele fiecaruia.Dimensiunile anvelopelor sunt pentru fiecare camion diferite in functie de gabaritul lor.Rotile au un rol foarte important deoarece asigura contactul cu calea de rulare,preiau greutatea intregului automobil,asigura legatura cu sasiul transformand miscarea lor de rotatie in miscare de translatie si amortizeaza o parte din oscilatiile produse de denivelarile drumului.De asemenea fiecare camion este echipat cu cel putin un sistem de franare controlat electronic (ABS/EBS/ESP),care mareste siguranta si care evita derapajele si blocarea rotilor in cazuri de urgenta.Performantele de demarare,franare si consumul sunt prezentate in tabel atat cu autocamionul incarcat,cat si descarcat

MarcaMercedes Benz

Greutate proprie[kg]8880

Capacitate de incarcare[kg]9780

Viteza maxima90 km/h

Dimensiuni (L x l x H)10.74mX2.49mX2.93m

Numar axe2

Dimensiuni anvelope frontale295/80R22,5

Marimea anvelopelor anterioare315/70R22,5

Tip suspensieAer-aer

Putere motor231 CP

Cutie de vitezeManuala (6+1)

Ampatament [m]5.17

Encartamentul [m]2

Sistem de franarediscuri

Cilindree [cmc]6374

Carburantdiesel

Echipament electricABS, ESP

TransmisieSpate

DirectieHidraulica

Sistem de directieservo

MarcaIveco




Dimensiuni (L x l x H)7.62MX2.31MX2.74M

Numar axe2




Putere motor250 CP

Cutie de vitezeMecanica

Ampatament [m]4.18

Encartamentul [m]2

Sistem de franaredisc

Cilindree [cmc]6000

Carburantdiesel

Echipament electricABS,ESP, EBS

TransmisieSpate

DirectieHidraulica

Sistem de directieServo

MarcaScania p 230 frigo




Dimensiuni (L x l x H)10.02mx2.55mx2.37m

Numar axe2




Putere motor261

Cutie de vitezeManuala 6+1

Ampatament [m]5.5

Encartamentul [m]1.9


Cilindree [cmc]8970

Carburantdiesel

Echipament electricABS,ESP,EBS

Transmisiespate

DirectieHidraulica


MarcaDaf





Numar axe2




Putere motor230 CP

Cutie de vitezeManuala (6+1)

Ampatament [m]4.1

Encartamentul [m]2


Cilindree [cmc]6200

Carburantdiesel

Echipament electricABS

Transmisiespate

DirectieHidraulica


2. CALCULUL DINAMIC AL AUTOMOBILULUI PROIECTAT

2.1 Adoptarea dimensiunilor si caracteristicilor functionale pentru automobilul din tema

MarcaPropriu / animals

Greutate9t

Putere motor [kw]380



Tip osie3




Dimensiune remorca-

Cutie de vitezeManuala 12 + 1

Ampatament [mm]5600

Encartamentul [mm]2000

Sistem de franare discuri

Cilindree [cmc]7200

Sistem de directie Servo

Echipament electricABS,EBS

Transmisiespate

Consum (+/- 2l)25/100 km

In functie de solutiile similare,pentru camionul proiectat s-au ales dimensiunile din tabel. De asemenea camionul este dotat cu 3 sisteme de franare controlate electronic,servo directie,suspensie cu perne de aer,computer de bord

2.2 Adoptarea modului de organizare a transmisiei si a amenajarii interioare si a autovehiculului din tema

Motorul autocamionului se afla sub cabina,iar puntea motoare se afla pe axa din spate.S-a ales aceasta metoda deoarece la aceasta metoda se pot pune motorizari mai puternice in general,iar transmisia cuplului motor la sol se realizeaza mai bine atunci cand ea se efectueaza pe puntea spate.In interior autovehiculul este dotat cu 1 pat pentru dormit,geamuri electrice,climatronic,computer de bord si diferite comenzi pentru sofer si pasagerul din dreapta

2.3 Adoptarea greutatii automobilului si stabilirea repartizarii acesteia pe punti

greutate gol[daN]9000

Gu[daN]23000

Ga[daN]32000

a2500

b3000

g214545

g117455

Greutatea proprie se determina cu automobilul avand plinurile facute,roata de rezerva si cu trusa de scule dispuse la locul lor,dar fara persoane la bord.Greutatea utila reprezinta greutatea marfurilor incarcate si/sau greutatea pasagerilor.Greutatea totala a automobilului este limitata in scopul de a nu deteriora anvelopele,suspensi si chiar calea de rulare

Ga = Go + Gu [daN]

Ga greutatea totalaGo greutatea proprieGu greutatea utila

Forta de greutate a automobilului se repartizeaza pe cele doua punti sub forma G1 si G2.Deoarece Cg este centrul de greutate se poate forma un sistem de 2 ecuatii pe baza observatiilor.Suma celor doua forte de pe punti este egala cu greutatea automobilului,momentul static este egal.

G1 = b/L * GaG2 = a/L * Ga

Greutatea ce revine pe o roata se determina astfel:

Gr = G1 / (i*n)

i numarul de puntin numarul de roti pe punte

2.4 Alegerea pneurilor si determinarea razelor rotilor autovehiculului

anvelopa315/60R22.5 MICHELIN

Latime[mm]315

inaltime[mm]189

diametru [mm]949.5

diametru janta[cm}22.5

indice sarcina[kg/buc]152 -> sarcina maxima 3550 kg/buc

indice viteza km/hviteza maxima 100

modelXZA2 Energy

Pozitionaredirectie

Masa anvelopa[g]57.32

Presiunea aerului [bar]9

Raza nominala(rn)[mm]474,75

Raza libera(ro)[mm]474,75

raza statica(rs)[mm]444,75

raza dinamica(rd)[mm]424,75

raza de rulare(rr)[mm]474.75

raza de lucru(rl)[mm]448.64

Atat in timpul stationarii autovehiculului cat si al deplasarii acestora anvelopele sufera deformatii radiale si tangentiale.Aceasta se datoreaza elasticitatii pneului.Ca urmare pot fi definite mai multe raze,enumerate in tabelul de mai sus.

Raza nominala (rn) raza inscrisa in stantardul de fabricare a acestei anvelope

rn = D/2 = d+2H/2

Raza libera raza rotii in stare neancarcata si in repaus (ro)

Raza statica este definita ca distanta de la centrul rotii pana la calea de rulare,roata fiind incarcata cu o forta,iar automobilul este in repaus (rs)

Raza dinamica se defineste in acelelasi conditii ca si cea statica doar ca in conditiile deplasarii automobilului (rd)

-marimea acestei raze depinde de greutatea ce revine pe roata,presiunea aerului din anvelopa,elasticitatea materialului din care este confectionata anvelopa

Raza de rulare (rr) raza unui cerc imaginar nedeformabil care se roteste si care parcurge (centrul sau) o distanta S egala cu lungimea cercului

Raza de lucru (re) utilizarea razei dinamice sau a celei de rulare se face doar in calculele de mare exactitate

2.5 Calculul rezistentei la rulare,rezistentei aerului si a rezistentei la urcarea in rampa precum si a puterilor necesare invingerii acestora,pentru diferite viteze de deplasare si pentru direrite inclinari ale rampei

Rr[N]Rp[N]R[N]Va[km/h]

05760.000.000.000

55738.0827889.8426.1710

105672.4955567.42104.6920

155563.7382822.09235.5630

205412.63109446.45418.7740

255220.33135237.84654.3350

304988.31160000.00942.2360

354718.32183544.461282.4870

Rr rezistenta la rulareRp rezistenta in pantaRa rezistenta aerului

Rezistenta la rulare pe timpul deplasarii automobilului,pneul acestuia sufera deformatii in contact cu calea de rulare,deformatii ce depinde de material,constructia si presiunea din pneu,dar si calea de rulare se deformeaza sub actiunea greutatii de pe roata,a structurii si rezistentei stratului superficial si a celui de sustinere a caii de rulare.Urmare acestor deformari se consuma o parte din energia dezvoltata de motor.Forta de rezistenta ce se opune deplasarii in acest caz se numeste forta de rezistenta la rulare.

Rr = f * Ga * cos [N]

Rezistenta aerului - se manifesta datorita actiunii frontale a aerului.Ea poate fi reprezentata sub forma unei forte concentrate ce actioneaza la intaltimea ha fata de sol in centrul de presiune.Rezistenta aerului apare si ca urmare a diferentei de presiune intre partea din spate si fata a automobilului

Se determina cu relatia:

Ra = * * cx * A * (va)^2 [N]

Rezistenta pantei in cazul automobilului ce se deplaseaza in rampa,greutatea se descompune in doua componente: una perpendiculara cu calea de rulare si alta paralela cu aceasta.Componente paralela cu calea de rulare Ga sin trebuie invinsa de autombil atunci cand el se deplaseaza in rampa,deci ea constituie rezistenta rampei.Cand automobilul se deplaseaza in coborare,atunci componenta Ga devine forta activa.

Rezistenta pantei se poate scrie : Rp = Ga sin [N]

aer[kg/m3]1,226

cx0,7

A6,6

f0,2

hg1550

2.6 Calculul momentului ajuns la roata motoare

Se considera un automobil la care la un moment dat motorul produce un moment efectiv Me,o putere efective Pe si lucreaza la o turatie Mmot.Puterea si momentul astfel dezvoltate se transmit pana la rotile motoare ale automobilului.

Marimile dezvoltate de motor se transimt astfel:

-ambreiajul preia si transmite integral momentul dezvoltat la motor-cutia de viteze amplifica momentul produs in functie de treapta de viteze care este cuplata deoarce icv >1-ruptor distribuitorul are si el un raport de transmitere prin intermediul caruia momentul ce iese din cutia de viteze este si el amplificat-transmisia principala amplifica din nou momentul produs cu raportul ioCa urmare la rotile motoare,daca se tine seama si de randamentul transmisiei se obtine:

Mr = Me * icv * ird * io * t

Me[Nm]2500

icv >1 6

io7

t0.95

Momentul la roata [Mr]99750

2.7 Calculul reactiunilor normale ale caii de rulare asupra puntii automobilului pentru diferite inclinari ale rampei

Pentru determinarea reactiunilor drumului asupra automobilului se scriu ecuatiile de momente in raport cu punctele A si B.

MB = 0 , L * Z1 b Ga cos + hg Ga sin + hgRd +Mr1 + Mr2 + haRa = 0

Mr1 + Mr2 = a(Z1 + Z2) = f * Rd (Z1+Z2) = f * rd * Ga * cos

Deoarece Z1 + Z2 = Ga cos

Z1 = b/2 * Ga cos hg/2 * Ga sin hg/2 Ra f * rd/2 * Ga cos ha/2 * Ra

MA = 0 , L * Z2 b Ga sin + hg Ga cos hg * Rd - Mr1 Mr2 - haRa = 0

Z2 = hg/2 * Ga sin + a/2 * Ga cos + frd/2 * Ga cos + ha/L * Ra + hg/L * Rd

Se observa ca reactiunile normale Z1 si Z2 depind de:-unghiul de inclinare al rampei-rezistenta aerului-regimul de deplasare prin intermediul rezistentei la demaraj

Deplasarea cu viteza redusa si constanta in rampa

AlfaZ1Z2

02520121115

52396722173

102255023062

152096123776

201921324310

251731724659

301529024821

351314524795

Deplasarea cu viteza constanta pe un drum orizontal

AlfaZ1Z2

02520120990

Stationare pe drum inclinat

AlfaZ1Z2

02526321053

52402922110

102261322999

152102423714

201927524247

251738024596

301535224758

351320824732

Stationare pe drum orizontal

AlfaZ1Z2

025263

21053

2.8 Trasarea caracteristicii exterioare a motorului cu care este echipat autovehiculul

Prin caracteristica exterioara a unui motor se inteleg curbele de variatie ale puterii efective (Pe),momentul efectiv (Me),consumului orar de combustibil (Ch) si a consumului specific de combustibil (Ce) obtinute in conditii de incarcare maxima a motorului,deci de doza maxima de combustibil injectata in functie de turatie.Aceasta caracteristica se obtine pe cale experimentala,pe standul motor prin cuplarea acestuia cu o frana electrica care simuleaza momentul existent.La o turatie data (nx),momentul efectiv dezvoltat de motor este egal cu cel rezistent (Mr).Mr se poate masura direct la frana electrica,ca urmare se obtine momentul efectiv.Se modifica apoi Mr,incat creste sau scade turatia motorului cand acesta dezvolta un alt Me.

In felul acesta se determina momentul efectiv Mr pentru diferite turatii ale motorului.Puterea efectiva se determina prin calcul: Pe = Me * w [kW]

Consumul orar de combustibil se determina prin masurarea timpului in care motorul consuma o anumita cantitate de combustibil:

Ch = mc/t

Consumul specific efectiv de combustibil:

Ce = 10^3Ch/Pe [g/kWh]

-0.026

3.192

-2.166

verificare1.0

Ke0.74

Ka1.15

Pemax[kW]380

np1900

Mep[Nm]2173

cep[g/kWh]460

nPe[kw]Me[Nm]ce[g/kWh]

n min(regimul minim de turaie la funcionare stabil [rpm]9001802173417

10002112290412

11002412382409

12002702447408

13002972486410

n max(regimul de turaie maxim la sarcin total)[rpm]14003222499413

15003432486418

16003602447426

17003732382435

18003792290446

19003802173460

2.10 Determinarea spatiului de demarare pana la viteza maxima2.11 Determinarea spatiului si timpului minim de franare pentru diferite viteze initiale

Obiectivul acestui studiu este acela de a determina spatiul si timpul in care un automobil demareaza din staionare sau de la viteza minima in treapta I pana la viteza in treapta maxima sau viteza de 100 km/h.Ecuatia de miscare a automobilului stabileste legatura intre forta la roata si toate rezistentele care se opun inaintarii automobilului.Evident definitia deplasarii unui automobil este:

Fr = Rr + Rp + Ra + Rd

Spatiul de demarare este spatiul parcurs de autovehicul pana la atingerea vitezei maxime sau vitezei de 100 km/h.Aceasta se determina pornind de la relatia de definitie a vitezei:

V=ds/dt => ds = v * dt

Spatiul minim de franare este un parametru de functionare al autombilului cu o foarte mare influenta asupra sigurantei circulatiei.Se determina pornind de la relatiile de definitie a vitezei si acceleratiei: v = ds/dt ; a = - dv/dt ,semnul arata ca acceleratia este in scadere

vitezatimpul[s]vmedSd[m/s]

2051014

351027.538

55154563

702062.587

852577.5108

1003092.5128

Spatiul minim de franare pana la oprire

V [km/h]V [m/s]Sf min [m]

5.562.000.72

9.726.141.26

15.2815.161.98

19.4424.552.53

23.6136.203.07

27.7850.103.61

2.14 Stabilirea unui itinerar intern/international de transport cu calcularea unor costuri

Calcularea costuli itinerariului Pitesti(RO)-Salzburg(A)-pe un sens

Distanta Sibiu-Salzburg [km]1095

Consum carburant [l]274

Pret carburant [Ron] 5.2 RON/l1424

Diurna sofer [RON]1500

Rovinieta Romania,pe zi [RON]47

Tranzit Ungaria[RON]/sens[RON]490

Achizitionare Go-box [RON]134

Tranzit Austria ->Salzburg [RON]333

Total RON/sens3928

Total euro /sens893

Total Sibiu-Salzburg-Sibiu [ RON]7855

proiect dinamica autovehiculelor

Documents