3.Determinarea rezistentelor la inaintare

Micarea automobilului este determinat de mrimea, direcia i sensul forelor active i a forelor de rezisten ce acioneaz asupra acestuia, care pot fi fore motrice sau active i fore rezistente.Clasificarea rezistentelor la inaintare se face astfel:- rezistena la rulare datorat interaciunii dintre pneu i calea de rulare i care n toate regiunile se manifest ca fora opus sensului deplasrii roii, implicit a automobilului;- rezistena aerului datorat interaciunii cu aerul;- rezistena la panta datorat deplasrii automobilului pe ci de rulare cu nclinare longitudinal;- rezistena la demarare datorat ineriei elementelor aflate n micare de rotaie 3.1.Rezistena la rulare

Rezistena la rulare Rr - este o for cu aciune permanent determinat exclusiv de rostogolirea roilor pe cale, de sens opus sensului de deplasare a automobilului i depinde de un numr mare de factori, aciunea acestora neputnd fi uneori separat, ceea ce sporete dificultatea determinrii analitice a valorii acestei rezistene. Cauzele fizice ale acestei rezistene la naintare sunt: deformarea cu histerezis a pneului, frecrile superficiale dintre pneu i cale, frecrile din lagrele roilor(rulmeni), deformarea drumului, percuia dintre elementele pneului i neregularitile drumului, efectul de ventuz (lipirea) produs de profilele cu contur nchis pe banda de rulare.Deformaiile radial i tangenial ale pneului constituie sursa principal a rezistenei la rulare(0,70,9)Rr, deformaiile care necesit energie pentru acoperirea pierderilor nerecuperabile provocate de fenomenul de histerezis al materialului pneului. Cercetrile tiinifice ample pun la ndemna specialitilor relaii analitice cu ajutorul crora se determin puterea absorbit de complexele fenomene ale rulrii pneului de automobil precum i relaii empirice care pun n eviden diferii factori ce influeneaz asupra rezistenei la rulare, n calculele dinamicii autovehiculelor, rezistena la rulare este luat n considerare prin coeficientul de rezisten la rulare f.La rularea roii se produce un moment de rezisten la rulare determinat de deplasarea n fa a petei de contact, a reciunii normale Z. Explicaia acestui fenomen se regsete n modul n care, datorit fenomenului de histerezis al cauciucului, sunt distribuite presiunile n pata de contact.

Scriind ecuaia de momente n raport cu centrul roii rezult fora tangenial:

(3.1)

Dar momentul forei Z n raport cu centrul roii reprezint tocmai momentul de rezisten la rulare. Deci:

(3.2) Fig.3.2. Aciunea momentului de rezisten la rulare asupra iar relaia (2.1) devine: unei roi motoare

(3.3)

Se constat c reaciunea tangenial X, care constituie fora efectiv ce se transmite prin lagrul roii la cadrul sau caroseria automobilului, este micorat n raport cu fora la roat. Aceast micorare este produs de o for, generat de momentul de rezisten la rulare. Ea reprezint tocmai rezistena la rulare Rr, exprimat astfel:

(3.4)

Deoarece determinarea deplasrii a este dificil, ea fiind n acelai timp o mrime cu o valoare dat pentru un pneu dat n condiii precizate de micare, pentru calculul rezistenei la rulare este preferabil folosirea unei mrimi relative, avnd natura unui criteriu de similitudine, care permite extinderea utilizrii sale n condiii mai generale. Aceast mrime este coeficientul rezistenei la rulare f date de relaia:

(3.5) Principalii factori care influeneaz rezistena la rulare sunt:- viteza de deplasare a autovehiculului;- caracteristicile constructive ale pneului;- presiunea interioar a aerului din pneu;- momentul aplicat roilor.Evaluarea prin experiment a unuia dintre factori nu este posibil deoarece toi parametrii de mai sus definesc pneul n timpul rulrii lui. Se pot ns realiza, prin izolarea unui parametru, o analiz calitativ acestor parametrii n anumite situaii date.Se constat c multitudinea de factori amintii mai sus face dificil determinarea cu exactitate a coeficientului rezistenei la rulare n orice moment al rulrii roii, de aceea apare necesitatea utilizrii unor relaii/seturi de relaii empirice pentru determinarea acestui coeficient.Pentru calculul rezistenei la rulare se utilizeaz relaia:

(3.6)unde:- Rr: rezistena la rulare;- : unghiul de nclinare al pantei;- Gacos : componenta greutii automobilului normal pe cale;- Ga=45000 N: greutatea automobilului.(ADOPTATA SOLUTII SIMILARE)

Figura 3.1. Rezistenta la rulare

3.2 Rezistenta aerului

Rezistenta aerului reprezinta interactiunea dupa directia deplasarii, dintre aerul in repaus si autovehiculul in miscare rectilinie.Ea este o forta cu caracter permanent si actioneaza in sens opus sensului vitezei de deplasare a autovehiculului. Cauzele fizice ale rezistentei aerului sunt repartitia inegala a presiunilor pe partea din fata si spate a caroseriei, frecarea dintre aer si suprafetele pe langa care are loc curgerea acestuia, energia consumata pentru turbionarea aerului, rezistenta curentilor folositi pentru racirea diferitelor agregate si pentru ventilarea caroseriei. Rezistenta aerului devine semnificativa ca valoare odata ce autovehiculul ajunge la viteze de deplasare de 50-60 km/h. Pentru calculul rezistentei aerului se foloseste urmatoarea formula:

Ra = 1/2* *Cx*A*v^2 , unde:

este densitatea aerului si are valoarea =1,225 kg/m^3 ; - Cx se numeste coeficient aerodinamic sau coeficient de rezistenta al aerului ; - V este viteza de deplasare a autovehiculului, [m/s ] ; - A este aria sectiunii transversale maxime, [m^2 ] ;

A = B * H , unde : - B este ecartament fata al autovehiculului; - H este inaltimea autovehiculului; In cazul autovehiculului de proiectat, aria sectiunii transversal maxime are valoarea: A = B * H =1800*2511= 4,52 m2 Un alt parametru aerodinamic ce trebuie cunoscut pentru a putea determina rezistenta aerului este coeficientul aerodinamic sau coeficientul de rezistenta al aerului. Alegerea coeficientului de rezistenta a aerului se poate face prin mai multe metode, fie cu ajutorul unor determinari experimentale ce au la baza modele similare cu cel proiectat, fie prin incadrarea autovehiculului in anumite categorii predefinite pentru care se dau valori ale lui Cx, fie prin folosirea de valori medii. Tinand cont de tipul si destinatia autovehiculului de proiectat, de caracteristicile constructive ale acestuia, precum si de solutiile similare studiate se alege un coeficient aerodinamic Cx =0,62. Determinarea analitica a rezistentei aerului si a puterii necesare pentru invingerea acestei rezistente este prezentata in tabelul 3.2.1. :

Tabelul 3.2.1. Determinarea pe cale analitica a rezistentei aerului si a puterii necesare pentru invingerea acestei rezistente.

Reprezentarea grafica a dependentei rezistentei aerului, precum si a puterii necesare pentru invingerea acestei rezistente, fata de viteza de deplasare a autovehiculului, este prezentata in figura urmatoare:

Fig. 3.2.1. Reprezentarea grafica a rezistentei aerului si a puterii necesare pentru invingerea acestei rezistente

3.3 Rezistenta la panta

La deplasarea automobilului pe drumuri cu nclinarea longitudinal , figura 3.3.1., greutatea sa total Ga, al crei punct de aplicare se afl n centrul de greutate cg, se descompune astfel: o component perpendicular pe calea de rulare Ga*cos i una paralel cu aceasta Ga*sin. Componenta paralel cu calea de rulare, numit rezisten la pant - Rp se opune naintrii automobilului pe ramp. Dac automobilul coboar panta atunci componenta Ga*sin devine for activ, care contribuie la deplasarea automobilului. Pentru calculul rezistenei rampei, se utilizeaz relaia: Rp = Ga * sin ,unde :

- este unghiul de nclinare al cii de rulare n plan longitudinal. Fig.3.3.1.Rezistenele la naintarea automobilului

Determinarea analitica a rezistentei la panta este prezentata in tabelul 3.3.1. :

Tabelul 3.3.1. Determinarea pe cale analitica a rezistentei la panta

Reprezentarea grafica a dependentei rezistentei la panta fata de unghiul de inclinare longitudinala a caii, este prezentata in figura de mai jos:

Fig. 3.3.2. Reprezentarea grafica a rezistentei la panta

3.4 Rezistenta la demarare

Regimurile tranzitorii ale miscarii autovehiculului sunt caracterizate de sporiri ale vitezei (demarari) si reduceri ale vitezei (franari). Rezistenta la demarare Rd este o forta de rezistenta ce se manifesta in regimul de miscare accelerate al autovehiculului. Ca urmare a legaturilor cinematice determinate in 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 in miscare de translatie capata o acceleratie liniara iar piesele in rotatie acceleratii unghiulare. Influenta asupra inertiei in translatie a pieselor aflate in miscare de rotatie se face printr-un coeficient , numit coeficientul de influenta al pieselor in miscare de rotatie. Rezistenta la demarare este definite astfel de relatia: Rd = Ga/g * * dv/dt = ma * * dv/dt, unde:

ma = Ga/g este masa totala a autovehiculului; este coeficientul de influenta al maselor in miscare de rotatie ; dv/dt este acceleratia autovehiculului .

Pentru calculul rezistentei la demarare este necesara cunoasterea coeficientul de influenta al maselor in miscare de rotatie. Alegerea acestuia se poate face fie pe baza studiului solutiilor similare, pentru care se pot calcula valorile lui, fie pe baza unor valori medii functie de tipul si caracteristicile autovehiculului.

Capitolul 4 CALCULUL DE TRACTIUNE

Calculul de traciune se face n scopul determinrii parametrilor principali ai motorului i transmisiei, astfel ca autovehiculul de proiectat cu caracteristicile definite anterior i n condiiile precizate n capitolul precedent s fie capabil s realizeze performanele prescrise n tema de proiectare sau a performanelor celor mai bune modele existente sau de perspectiv.

4.1. Alegerea randamentului transmisiei

Pentru propulsarea autovehiculului puterea dezvoltat de motor trebuie s fie transmis roilor motoare ale acestuia. Transmisia fluxului de putere este caracterizat de pierderi datorate fenomenelor de frecare dintre organele transmisiei. Calitativ, pierderile de putere din transmisie se apreciaz prin randamentul transmisiei t. Experimentari efectuate au permis sa se determine urmatoarele valori ale randamentelor subansamblelor componente ale transmisiei: Se adopta randamentul transmisiei: t=0.87.

4.2. Alegerea tipului motorului

Aprecierea motorului ca surs de energie pentru autopropulsarea autovehiculului se face prin oferta de putere i moment. Oferta se exprim funcie de turaia arborelui motor printr-un cmp de caracteristici P = f(n) i M = f(n) numite caracteristici de turaie. Domeniul de ofert este limitat de caracteristica extern ( sau caracteristica la sarcin total ), care determin posibilitile maxime ale motorului i n privina puterii i a momentului la fiecare turaie din domeniul turaiilor de funcionare ale acestuia. Caracteristica extern se completeaz i cu curba consumului specific de combustibil Pentru propulsarea autovehiculelor, majoritatea motoarelor sunt motoare cu ardere intern cu piston n micare de translaie. Existena unei mari varieti de motoare cu ardere intern cu piston impune alegerea unor criterii de selecie bine definite. Opiunea pentru unul dintre tipuri are n vedere n principal modelul, caracteristicile i destinaia autovehiculului. Pentru autofurgoneta ce trebuie proiectata, se adopta un MAC.

4.3. Determinarea analitica a caracteristicii exterioare

Pe baza studiului realizat asupra solutiilor similare se aleg ca valori semnificative: turatia de mers in gol a motorului: 800 rot/min; turatia de moment maxim:2400 rot/min; turatia de putere maxima:4000 rot/min.

Pentru determinarea datelor pe baza carora se face trasarea acestor caracteristici, trebuiesc calculati o serie de coeficienti, si anume:

Ce = nmax / np = 2400/4000=0.6 Ca = = 1.2 = = = 0.75 = = = 1.5 = = = 1.25 Din definirea conditiilor de autopropulsare deplasarea cu viteza maxima presupune dezvoltarea la roata a unei forte Frmax. Aceasta forta are expresia:

FRvmax = Ga*f+ **cx*A*V2max = 45000*0,019+1/2*1,225*0,62*4,52*33,3 = 2897 N

Din definirea puterii ca produs intre forta si viteza realizarea performantelor de viteza maxima, in conditiile prevazute, presupune pentru motor dezvoltarea unei puteri de forma:

Pvmax = = = 115 kW

Pe cale analitica: curba de variatie a puterii motoruluiP(n)=Pmax * [ * + *( )2 + *( )3] curba de variatie a momentului motor efectivMe = 9550 * curba de variatie a consumului specific efectivCe(n)=Cep * [ 1.2 - + 0.8 * ] Cep = 320

Determinarea analitica a caracteristicii externe a motorului se realizeaza pe baza tabelului 1:

Dependenta grafica fata de turatie a celor 3 marimi P=f(n) , M=f(n) , Ce=f(n) este redata in figura de mai jos:

Figura 4.1 Caracteristicile de turatie ale motorului

4.4.Determinarea rapoartelor de transmitere ale transmisie

Functionarea automobilului in conditii generale de exploatare are loc in regim tranzitoriu, gama rezistentelor la inaintare fiind foarte mare. In aceste conditii rezulta ca la rotile motoare ale autovehiculului necesarul de forta de tractiune si de putere la roata sunt campuri de caracteristici avand in abscisa viteza aleasa de conducator.Pentru ca sa poata acoperi cu automobilul acest camp de caracteristici transmisia trebuie sa ofere un asemenea camp. La transmisiile in trepte, pentru a acoperi campurile de oferta in transmisie sunt realizate mai multe rapoarte de transmitere. Determinarea rapoartelor de transmitere presupune formularea conditiilor de deplasare.

4.4.1 Determinarea valorii maxime a raportului de transmitere al transmisiei

Valoarea maxim a raportului de transmitere it max se obine cnd este cuplat prima treapt a cutiei de viteze, soluie cnd autovehiculul respectiv poate s urce pantamaxim i s aib potenial de acceleraie maxim la pornirea din loc. Raportul de transmitere maxim se calculeaz cu relaia:

itmax ; itmax ; 19.71 itmax 30

4.4.2.Determinarea valorii minime a raportului de transmitere

Valoarea minim a raportului de transmitere a transmisiei este determinat din condiia cinematic de realizare a vitezei maxime de performan, cnd motorul funcioneaz la turaia maxim. Raportul de transmitere itmin se realizeaz n puntea motoare, fie numai prin angrenajul conic, fie prin angrenajul conic i celelalte angrenaje de reducerea turaiei cu funcionare permanent montate n punte. Calculul raportului de transmitere al transmisiei principale se realizeaz n condiiile de vitez maxim, n ultima treapt a cutiei de viteze, valoarea raportului itmin este dat de relaia:

itmin * rr * = * 0.307* = 3.85

4.4.3.Determinarea valorii raportului de transmitere al primei trepte din cutia de viteze

Cunoscnd raportul de transmitere itmax, cat i itmin se poate determina raportul de transmitere icv1: Icv1 = = = 5.11 4.4.4.Determinarea numarului de trepte si calculul rapoartelor de transmitere din cutia de viteze

Pentru determinarea numrului de trepte se utilizeaz dou metode: o metod grafic i o metod analitic. Indiferent de metoda aleas se fac unele ipoteze simplificatoare precum: schimbarea treptelor de vitez s se fac instantaneu, astfel nct viteza maxim n treapta inferioar s fie egal, cu viteza minim n treapta superioar. Metoda recomandat de literatura de specialitate este aceia a etajrii treptelor n progresie geometric. n cazul etajrii cutiei de viteze n progresie geometric, ntre valoarea maxim i1 i minim in=1 n cutia de viteze snt necesare n trepte date de relaia:

n 1+ = 4.19 n = 5i0 = = = 3.85

icvk = icv2 = = 3.40

icv3 = = 2.26

icv4 = = 1.50

icv5 = = 1Calculul raportului de transmitere subunitar

Icv economin = = = 0.93Veconomica = * rd = * 0.307 = 77.15 km/h

4.4.5. Trasarea diagramei fierastrau

Diagrama fierastrau reprezinta dependenta grafica dintre viteza unghiulara la nivelul arborelui cotit al motorului si viteza de deplasare a autovehiculului aflat intr-o treapta de viteza. Determinarea pe cale analitica a acesteia s-a facut dupa cum urmeaza:

FIG 4.2 DIAGRAMA FIERASTRAUCAPITOLUL 5STUDIUL I DETERMINAREA PERFORMANELOR DINAMICE DE TRECERE I DEMARARE ALE AUTOVEHICULELOR

Bilanul de traciune i caracteristica de traciune

Pe timpul micrii rectilinii a autoturismului , bilanul de traciune al autovehiculului reprezint echilibrul tuturor forelor care acioneaz asupra acestuia la micarea rectilinie pe un drum oarecare , avnd funcionarea la parametrii corespunztori ai motorului. Pentru studiul performanelor autovehiculului la deplasarea pe un anumit drum, caracterizat de o nclinare longitudinal i un coeficient al rezistenei la rulare f, caracteristica se completeaz i cu bilanul de traciune dat de relaia: Fr = Rr + Rp + Rc + Rd ,care reprezint echilibrul dinamic dintre fora motoare la roat i suma forelor rezistente.FR = RP +Ra + Rr +Rd unde

Rr - fora de rezisten la rulare Rr = Gaxfxcos

Rp - fora de rezisten la urcarea pantei Rp = Gaxsin

Rd - fora de rezisten la demarare Rd = Ra - fora de rezisten a aeruluiPentru a rezolva probleme legate de dinamicitatea autovehiculului se propune reprezentarea bilanului de traciune astfel:Fex = Fr - Ra=Rr + Rp+ RdFex =Fr kAv2 = fGacos + Gasin + m a dv/dtFex fora excedentar la roat folosit pentru nvingerea rezistenei drumului i la accelerarea autovehiculului.Coeficientul de rezisten la rulare f n domeniul vitezelor obinuite rmne aproximativ constant i de aceea rezistena la rulare este reprezentat printr-o dreapt orizontal paralel cu axa absciselorn continuare trebuie determinat caracteristica de traciune a automobilului care reprezint curba de variaie a forei la roat . funcie de viteza pentru fiecare treapt a cutiei de vitez .

FR = Construirea caracteristicii de traciune se face pe baza caracteristicii exterioare a motorului privind de al curba puterii efective sau de la curba momentului motor efectiv cu relaia :

Ft = 3600xPe

FRk = sau:

FRk =

Vk = Vk viteza de deplasare n treapta k itk = icvk i0 icvk raportul de transmitere al transmisiei cnd este cuplat treapta k a c.v. Caracteristica de traciune reprezint curba de variaie a forei la roat , funcie de viteza pentru fiecare treapt a cutiei de vitez utilizat :

PR = Pe - puterea la roat

Fig. 5.1. Bilantul de tractiune

Fig. 5.2. Caracteristica fortei la roata

Deoarece fora la roat echilibreaz totdeauna suma forelor de rezisten inseamn c:

- rezistena la demarare.

Punctul f unde caracterizeaz regimul la care autovehiculul trece de la o micare accelerat la una uniform, a crei acceleraie este egal cu zero. Rezult c abscisa punctului f determin viteza maxim pe cale cu rezisten specific .Pentru rezolvarea problemelor legate de dinamicitatea automobilului se propune reprezentarea bilanului de traciune dat de relaia (6.1) sub forma:

(6.2)sau

(6.3)deci n partea stng se afl numai termenii care nu depind de greutatea automobilului.

Partea din stnga a acestei relaii reprezint fora disponibil sau excedentar care poate fi folosit la nvingerea rezistenei drumului i la accelerarea autovehiculului.

Reprezentarea grafic a relatiei (5.3) este cuprins n figura 5.3. Pe diagrama din figura 5.3 se traseaz nti curba si apoi de la aceast curb n jos se traseaz segmentele corespunztoare cu la viteza v. Prin extremitile punctelor se traseaz o curb care reprezint dependena dintre fora excedentar i viteza autovehiculului. Din diagram rezult cu uurin segmentul proporional cu fora care poate fi utilizat la accelerarea autovehiculului. Abscisa punctului f determin viteza maxim.

Fig.5.3.Caracteristica forei la roat. Determinarea forei excedentareBilanul de putere i caracteristica puterilor

Rezolvarea unor probleme legate de traciunea automobilului este posibil i prin studiul bilanului dintre puterea dezvoltat la roile motoare i puterile consumate pentru nvingerea rezistenelor la interioare .Caracteristica puterilor este reprezentarea grafic a bilanului de putere funcie de viteza automobilului pentru toate treptele cutiei de viteze.Bilanul de putere al automobilului reprezint echilibrul dinamic dintre puterea la roat PR i suma puterilor necesare nvingerii rezistenelor la naintare, respectiv rezistena la rulare ( Pr ), rezistena la urcarea pantei ( Pp ), rezistena aerului ( Pa ) i rezistena la demaraj ( Pd ), dat de relaia:

PR = unde :P este puterea motorului ( din caracteristica extern ) t este randamentul transmisiei ( adoptat anterior ).Din trasarea grafic a bilanului de putere se obine variaia puterii excedentare precum i a celorlalte puteri pierdute . Aceast diagram se traseaz punnd n abscis viteza autoturismului dat de relaia :V =

Fig. 5.4. Bilantul de putere

Fig 5.5 Caracteristica puterilor

CAPITOLUL 6PERFORMANTELE AUTOVEHICULULUI

Caracteristica dinamic

Prezena greutii ca factor dimensional, caracteristic al automobilului din membrul drept al relaiei (6.1) sau (6.2) face ca performanele obinute prin studiul diagramei 5.3 s nu fie concludente ca termeni de comparare, deoarece la valori egale ale forei excedentare calitile dinamice ale automobilului s nu fie egale.

(6.1)sau

(6.2)

De aceea, aprecierea calitilor de autopropulsare se face cu ajutorul factorului dinamic D, care reprezint o for excedentar specific, deci un parametru adimensional dat de raportul dintre fora de traciune excedentar i greutatea autovehiculului, respectiv:

(6.3)de unde rezult:

(6.4)

unde: este rezistena specific de rulare;

este rezistena specific la urcarea pantei;

este rezistena specific la demarare.Expresia factorului dinamic mai poate fi scris si sub forma:

(6.5)

Cunoscnd valoarea factorului dinamic n priza direct D, se poate determina valoare lui pentru oricare alt treapt a cutiei de viteze .

Dac n priza direct , factorul dinamic este:

(6.6)

atunci la o treapt de viteze oarecare, cu raport de transmitere , pentu aceeai turaie a motorului fora la roat se multiplic de ori i viteza autovehiculului se micoreaz de ori i atunci factorul dinamic la treapta respectiv este:

(6.7)

Eliminnd din ambele ecuaii (6.12) i (6.13), se obine:

(6.8)Reprezentarea grafic a factorului dinamic funcie de vitez pentru treptele cutiei de vitezei se numete caracteristica dinamic. Forma caracteristicii dinamice este prezentat n figura.

Fig. 6.1. Caracteristica dinamica

Performanele de demarare

Studiul demarrii automobilului presupune determinarea acceleraiei, a timpul i spaiului de demarare, precum i a indicilor cu ajutorul crora se poate aprecia capacitatea de sporire a vitezei.

Acceleraia automobilului. Caracteristica acceleraiei.

Acceleraia automobilului caracterizeaz n general calitile lui de demarare, deoarece, n condiii egale cu ct acceleraia este mai mare, cu att crete viteza medie de exploatare.Pentru determinarea acceleraiei, precum i pentru studiul performanelor de demarare se consider autovehiculul n micare rectilinie, pe o cale orizontal, n stare bun, cu un coeficient mediu al reistenei la rulare f.

In aceste condiii, n expresia bilanului de putere se scrie sub forma dat de relaia 4.3, puterea excedentar ce va fi utilizat numai pentru accelerare.

Deci: (6.9)de unde se obine pentru acceleraia medie:

(6.10)Avnd n vedere schimabarea coeficientului de influena al maselor aflate n micare de rotaie relaia (5.22) devine pentru acceleraiile automobilului n treptele cutiei de viteze:

(6.11)

unde este coeficeintul de influen al maselor n micare de rotaie cnd n transmisie este cuplat treapta k de viteza.

Fig. 6.2. Caracteristica acceleratiilor

Caracteristicile de demarare

Caracteristicile de demarare sunt funciile care exprim dependena timpului de demarare i a spaiului de demarare funcie de viteza autovehiculului cnd motorul funcioneaz pe caracteristica extern.Caracteristicile de demarare se pot determina experimental sau teoretic. Pe cale teoretic, folosit n faza proiectrii autovehiculului, exist mai multe metode pentru calcul (metoda grafic, metoda numeric, metoda grafo-analitic), In cele ce urmeaz se vor face referiri la metoda numeric prin metoda trapezelor.

Timp de demarare

Timpul de demarare reprezint timpul necesar pentru ca autovehiculul s-i sporeasc viteza de la valoarea minim n prima treapt () pn la valoarea maxim n ultima treapt ()Pornind de a expresia acceleraiei automobilului:

(6.12)se poate scrie:

(6.13)

de unde se observ c timpul de demarare , necesar creterii vitezei ntre i se obine rezum la integrarea relaiei:

(6.14)

Pentru efectuarea integrrii numerice prin metoda trapezelor, utiliznd metoda trapezelor, datorit existenei n relaia (6.14) a termenului se construiete mai nti caracteristica inversului acceleraiilor.

Fig. 6.3. Caracteristica inversului acceleratiilor

Dac ntr-un sistem de axe se iau n abscis vitezele pn la care se face demararea, iar n ordonat timpul necesar de demarare pentru fiecare vitez se obine o caracteristic , numit caracteristica timpului de demarare.

Fig. 6.4. Timpul de demarare

Spaiul de demarare

Spaiul de demarare reprezint distan parcurs de autovehicul n timpul de demarare.

Pornind de la definiia vitezei se deduce:

(6.15)

sau innd seama c :

(6.16)Determinarea spaiului de demarare se obine prin integrarea uneia dintre relaiile (6.15) sau (6.16).

Fig. 6.5. Spatiul de demararePERFORMANELE DE FRANARE ALE AUTOVEHICULELOR

Frnarea este procesul rpin care se reduce parial sau total viteza autovehculului. Ea se realizeaz prin generarea n mecanismele de frnare ale roilor a unui moment de frnare ce determin aparitia unei forte de frnare la roi indreptat dup direcia vitezei autovehiculului dar de sens opus ei.Aprecierea i compararea capacitii de frnare a autovehiculului se face cu ajutorul deceleraiei maxime absolute (af) sau relarive (df), a timpului de frnare (tf) i a spaiului minim de frnare (Sf), n funcie de viteza iniiala a autovehiculului.

Pentru determinarea mrimilor de mai sus n bibliografia de specialitate sunt prezentate relaii analitice de calcul. Relaiile prezentate se refer la un autovehicul la care repartiia forelor de frnare este ideal, respectiv deceleraiile relative () realizate de fiecare punte au mrimi egale. Cum n realitate acest lucru se ntmpla numai n cazuri particulare, in construcia sistemelor de frnare sunt introduse dispozitive de reglare a forei de frnare pe puni n funcie de sarcina dinamic (sau static).In acest caz, pentru meninerea stabilittii micrii i manevrabilitaii autovehiculului n timpul procesului de frnare la un spaiu de oprire minim, s-a introdus pe scar internaional (Regulamentul ECE-ONU Nr. 13 seria de amendamente 05), diagrama privind repartizarea forelor de frnare pe puni n condiii de compatibilitate pentru elementele constructive i de utilizare ale autovehiculului.Indeplinirea acestor condiii, reglementate i prin STAS 11960-89, este obligatorie i pentru faza de predimensionare dinamic a autovehiculului, reprezentnd criteriile de apreciere a capacitii de frnare prin performanele de frnare. Normativele privitoare la capacitatea de frnare, cu valabilitate n ara noastr, acord atentie deosebit eficacitii dispozitivelor de frnare evaluate pe baza spaiului de frnare. Sunt prevzute prescripii privitoare la caracteristicile constructive ale dispozitivelor de frnare, metode de ncercare i eficacitatea frnrii pentru fiecare categorie n parte (autovehiculele i remorcile sunt clasificate in categoriile M,N,O). In tabelul 7.1 sunt prezentate performanele de frnare ale sistemelor de frnare ale autovehiculelor din categoriile M i N.

Determinarea spaiului de frnare .Dintre parametrii capacittii de frnare spaiul de frnare determin n modul cel mai direct calitile de frnare n strns legtur cu sigurana circulaiei.La frnarea ambelor puni spaiul minim de frnare, obinut cnd reaciunile tangeniale ajung simultan la limita de aderen, spaiul de frnare poart denumirea de spaiu minim posibil de frnare, i se determin, n cazul frnrii intre vitezele V1>V2, cu relaia:

(6.17)sau, in cazul frnrii pn la oprire (V2=0), pe cale orizontal:

(6.18)n care viteza este exprimat n km/h.Din relaia spaiului minim de frnare pn la oprirea autovehiculului rezult c acesta este proporional cu ptratul vitezei iniiale. In cazul n care viteza crete cu 22,5%, spaiul minim de frnare crete cu 50%. De asemenea, asupra spaiului minim de frnare o influen mare o are i coeficientul de aderen. Astfel, pentru un drum orizontal, scderea coeficientului de aderena cu 30% determin sporirea spaiului minim de frnare cu 43%.

Fig. 6.6. Spatiul de franare minim in functie de diferite valori ale coeficientului de aderenta

Determinarea timpului de frnare .Timpul de franare prezint importan mai ales in analiza proceselor de lucru ale dispozitivelor de frnare i mai putin este utilizat pentru aprecierea capacitii de frnare a autovehiculelor..La frnarea ambelor puni, timpul de frnare poart denumirea de timpul minim posibil de frnare, i se determin, n cazul frnrii intre vitezele V1>V2, cu relaia:

(6.19)sau, in cazul frnrii pn la oprire (V2=0), pe cale orizontal:

(6.20)n care viteza este exprimat n km/h.

Fig.6.7. Timpul de franare minim in functie de diferite valori ale coeficientului de aderenta

CAP 7 Stabilitatea transversal

7.1.1. Stabilitatea transversal la mersul n viraj

Datorit nclinrii transversale a oselelor n curbe valorile din stnga i din dreapta ale reaciunilor normale la roile din dreapta i din stnga ale automobilului vor avea valori diferite ntre ele.Pierderea stabilitii transversale a automobilului, la deplasarea n viraj, pe o cale de rulare avnd unghiul de nclinare transversal , se poate produce prin aluncare lateral sau prin rsturnare, datorit aciunii forei centrifuge, care apare n astfel de situaii.Fora centrifug Fc i greutatea total a automobilului Ga se descompun n componente paralele i perpendiculare pe calea de rulare. Rsturnarea automobilului poate apare atunci cnd suma momentelor de rsturnare fa de dreapta care unete punctele de contact ale roilor de pe partea dreapt cu calea de rulare este mai mare dect suma momentelor de stabilitate n rort cu aceeai dreapt:Pentru aflarea reaciunilor normale la roile din stnga se va exprima condiia de echilibru dinamic, lund momentele n raport cu dreapta ce unete punctele de contact cu calea ale roilor din dreapta, fig.7.1:

Fig.6.1.6. Schema automobilului n viraj

2Zs B +(Fc cos -Ga sin ) hg > (Fc sin +Ga cos ) (7.1.1.)Dac se ine seama c la apariia rsturnrii Zs= 0 din relaia 6.2.1. se poate calcula tangenta unghiului la care poate aprea rsturnarea:

tg = (7.1.2.)

n timpul virajului apare fora centrifug dat de relaia:

Fc = (7.1.3.)n care: V este viteza automobilului n viraj, n [m/s], iar R este raza virajului n [m].nlocuind expresia forei centrifuge, dat de relaia 6.1.22. n relaia 6.1.21. se obine:

tg r = (7.1.4.)Din relaia 6.1.23. se poate obine valoarea vitezei limit de rsturnare Vr a unui automobil care se deplaseaz n viraj, avnd raza curbei R:

Vr = [m/s](7.1.5.)

Din relaia 6.1.24. se observ c prin mrirea unghiului , de nclinare transversal a drumului, se obine creterea vitezei limit de rsturnare, iar la valoarea tg =viteza automobilului poate s devin orict de mare (Vr = ), fr ca s se mai produc rsturnarea. Cu ct vitezele de deplasare ale automobilelor sunt mai mari cu att mai mult trebuie nclinate cile de rulare n viraje.Dac automobilul se deplaseaz n viraj, pe o cale de rulare orizontal ( =0), viteza limit la care poate aprea rsturnarea va fi:

Vr = [m/s](7.1.6.)

La deplasarea n viraj automobilul i poate pierde stabilitatea i prin derapare lateral, sub influena forei centrifuge. Deraparea automobilului apare dac este ndeplinit condiia:

Fc cos Ga sin > Ys + Yd(7.1.7.)

Valoarea maxim a sumei reaciunilor transversale este limitat de fora de aderen transversal:

Ys + Yd = (Fc sin + Ga cos )(7.1.8.)

nlocuind relaia 6.1.27.n relaia 6.1.26. se obine:

Fc cos Ga sin > (Fc sin + Ga cos )(7.1.9.)

Din inegalitatea 6.1.28, la limit, rezult valoarea unghiului de nclinare transversal a drumului, la care apare patinarea lateral a automobilului:

tg p = (7.1.10.)

Dac se nlocuiete expresia forei centrifuge Fc ,din relaia 6.1.22., se obine:

tg p = (7.1.11.)

Din relaia 6.1.30. se poate determina valoarea vitezei limit de deplasare a automobilului n viraj, pe drum nclinat cu unghiul , fig.6.1.6., la care poate aprea deraparea lateral:

Vd = (7.1.12.)

La intrarea n viraj, pe drum orizontal,( = 0 ), viteza limit de deplasare la care apare deraparea va fi:

Vd = [m/s](7.1.13.)

n calculele efectuate nu s-a inut seama c n suprafaa de contact a roilor cu calea de rulare mai acioneaz i fore tangeniale, de traciune sau de frnare (vezi fig.6.1.2), care determin ca, att patinarea ct i rsturnarea, s apar mai repede dect o arat, prin calcul, relaiile anterior determinate.Avnd n vedere faptul c rsturnarea transversal, ca, de altfel, orice tip de rsturnare, este mai periculoas dect deraparea lateral, se recomand ca viteza limit de derapare Vr s fie mai mic dect viteza limit de rsturnare Vd, adic este de preferat ca deraparea lateral a automobilului s apar naintea rsturnrii: