DETERMINAREA REZISTENTELOR LA INAINTAREA AUTOVEHICULULUI SI A PUTERII CONSUMATE PENTRU INVINGEREA ACESTORA

DETERMINAREA    REZISTENTELOR LA INAINTAREA AUTOVEHICULULUI SI A PUTERII CONSUMATE PENTRU INVINGEREA ACESTORA

Se considera cazulunui autovehicul cu doua punti, care se deplaseaza rectiliniu, cu viteza variabila pe directia liniei unei cai cu o inclinare de unghi "a" fata de orizontala locului.

Fig.1..Rezistentele la inaitare a autovehiculelor pe roti

A - ampatamentul auovehiculului

a - distanta pe oriontala in lungul axei longitudinale a autovehicului , a centrului de greutate fata de puntea fata

b - distanta pe oriontala in lungul axei longitudinale a autovehicului , a centrului de greutate fata de puntea spate

G_a - greutatea totala a autovehiculului

R_a - rezistenta aerului

R_d - rezistenta la accelerare sau demarare

R_p - rezistenta pantei

r_1,2 - razele de rulare a rotilor puntii fata respectiv puntii spate

h_a - inaltimea de presiune

h_g - inalimea centrului de greutate

M_r1,2 - momentele de rezistenta la rulare la puntea fata respectiv la puntea spate

X_1,2 - reactiunile tangentiale ale solului la puntea fata respectiv puntea spate

a - unghiul de inclinare al pantei

Z_1,2 - - reactiunile normale ale solului la puntea fata respectiv puntea spate

1. Determinarea rezistentei la rulare si a puterii consumate pentru invingerea acstora

Rezistenta la rulare se calculeaza astfel:

R_r = f G_a cosa , [N]    (3)

f - coeficientul de rezistenta la rulare valorile lui se iau din tabelul 4.1

G_a - greutatea autovehiculului G_a =17836 [N]

a - unghiul de inclinare al rampei,

Pentru determinarea rezistentei la rulare se aleg coeficientii de rezistenta din tabelul 5.1 (capitolul anterior) si se executa cavulele pentru mai mule valori ale unghiului de inclinare a rampei α rezultatele fiind redate in tabelul 1

Tabelul 1

Valorile rezistentei la rulare pentru diferite categorii de drum

Se observa ca cea mai mare rezistenta la rulare se intampina pe drum nisipos,iar rezistenta la rulare scade odata cu cresterea unghiului de inclinatie al pantei.

Puterea necesara invingerii rezistentei la rulare se determina cu relatia:

P_r = f G_a cosa v 3600, KW    (2)

In relatie se defineste:

v - viteza automobilului de la 0 90 Km/h, viteza max.

Puterea necesara invingerii rezistentei la rulare este redata grafic in figurile 2, 3, 3 pentru ficare figura ii corespunde o valoare diferita a unghiului de inclinare pantei.

Se defineste P(i,v) ca fiind puterea necesara invingerii rezistentei pantei in functie de de i coeficintul de rezistenta (categoria drumului) si v viteza de deplasare a autovehiculului

Fig 2 Puterea necesara invingerii rezistentei la rulare pentru α=

Fig 3 Puterea necesara invingerii rezistentei la rulare pentru α=

Fig 4 Puterea necesara invingerii rezistentei la rulare pentru α=20.

Se constata ca pe unele categorii de drum motorul autovehiculului nu poate dyvolta puterea necesara pentru a se putea deplasa cu viteze mai mari fiind necesara utiliyarea unor trepte de viteza inferioare si o viteza mica de deplasare.

2. Determinarea rezistentei pantei si a puterii consumate pentru invingerea acesteia

Rezistenta pantei "R_p" apare datorita componentei greutatii automobilului "G_acosa" paralela cu suprafata drumului    (v. fig. 6). Aceasta forta este pozitiva la urcarea pantei si negativa la coborare si este data de relatia:

, daN    (3)

a

G_a = 5350 daN

R_p =925.55 daN

Puterea necesara pentru invingerea rezistentei pantei se determina cu relatia:

, KW,    (4)

v - viteza automobilului de la 0 90 Km/h, viteza max

Fig.5. Puterea necesara invingerii rezistentei pantei in functie de viteze

Se constata ca pentru o inclinare a pantei de 10 grade autovehiculul incarcat nu poate invinge rezistenta pantei.

3. Determinarea rezistentei aerului si a puterii consumate pentru invingerea acesteia

Rezistenta aerului este o forta paralela cu suprafata drumului care actioneaza asupra autovehiculului in sens opus miscarii lui si se considera aplicata intr-un punct situat in planul longitudinal de simetrie, la o inaltime h_a deasupra drumului. Ea este determinata de forma autovehiculului, marimea suprafetei sectiunii transversale a acestuia, viteza de deplasare si densitatea aerului. Rezistenta aerului, considerat ca mediu fix in raport cu miscarea autovehiculului consta dintr-o rezistenta de frecare, determinata de dimensiunile si de calitatea suprafetei autovehiculului si dintr-o rezistenta de presiune si formarea turbionilor, determinata de forma autovehiculului.

Rezistenta aerului la inaintarea autovehiculului este data de relatia:

, N,    (5)

Puterea necesara invingerii rezistentei aerului este data de relatia:

(6)

Relatia de calcul a rezistentei aerului "R_a" este valbila pentru viteze relative de deplasare intre automobil si aer de 1..330 m/s

k- coeficientul aerodinamic , in daNh₂/m⁴ sau Kg/m³

S- aria sectiunii transversale a automobilului, in m², care se poate calcula cu relatia:

S = H E (7)

H- inaltimea automobilului in m

E- ecartamentul automobilului in m

v_x - viteza relativa de deplasare a autovehiculului pe directia axei longitudinale a acestuia fata de aer, in Km/h, care se caculeaza cu urmatoarele relatii, in functie de directia in care bate vantul si viteza acestuia:

(8)

v_x = v + v_v, daca vantul bate in sens opus miscarii autovehiculului

v_x = v- v_v , daca vantul bate in acelasi sens cu miscarea autovehiculului (8)

v_v - viteza vantului in Km/h

v - viteza automobilului in Km/h

Coeficientul aerodinamic se poate calcula cu relatia:

k = r C_x/2 (9)

r = 1,225 Kg/m³ si este densitatea aerului in conditii standard de presiune si temperatura

C_x - coeficientul de rezistenta frontala a aerului sau coeficientul de forma, care este influentat de forma caroseriei automobilului

Pentru calculul lui "C_x" se folosesc datele experimentale directe pentru automobilul respectiv

Produsul k S = K, reprezinta factorul aerodinamic, in daNh²/m² sau Kg/m

Valorile pentru parametrii aerodinmici necesari la calculul rezistentei aerului sunt dati in tabelul 1.

Tabelul 1

Valorile medii pentru parametrii aerodinamici

Fig.     Variatia rezistentei aerului in functie de viteza.

Fig. 7. Variatia puterii necesara invingerii rezistentei aerului in functie de viteza

Se observa ca rezistenta aerului si puterea necesara pentru invingerea acesteia cresc odata cu cresterea vitezei de deplasare a autovehiculului. Rezultatele din figurile 6 si 7 au fost obtinute fara a se lua in considerare viteza vantului din diferite directii.

4. Determinarea rezistentei la demaraj si a puterii consumate pentru invingerea acesteia

Rezistenta la demaraj este o forta care actioneaza asupra autovehiculului atunci cand el se deplaseaza in regim tranzitoriu. La demarare, ea se opune miscarii autovehiculului actionand ca o rezistenta la inaintare, iar la franare, actioneaza ca forta activa avand acelasi sens cu deplasarea. Rezistenta la demaraj se confunda cu forta de inertie si consta din rezistenta datorita inertiei masei totale a autovehiculului in miscare de translatie si din rezistenta datorita pieselor in miscare de rotatie:

, (10)

Rezistentele R_dt si R_dr sunt date de relatiile:

, (11)

, (12)

in care m_a este masa totala a autovehiculului, m_red este masa redusa a autovehiculului, iar     este acceleratia centrului de masa a autovehiculului.

Forta totala de rezistenta la demaraj este data de relatia:

, (13)

in care     este coeficientul de influenta a maselor in miscare de rotatie ale autovehiculului.

Fig. 8. Influenta vitezei asupra rezistentei la demaraj.

Puterea necesara invingerii rezistentei la demaraj este data de relatia:

, (14)

Fig. 9. Influenta vitezei asupra puterii necesare invingerii rezistentei la demaraj

In graficele din figurile 8 si 9 se observa ca rezistenta la demaraj si puterea necesara pentru invingerea acesteia scad odata cu cresterea vitezei de deplasare a autovehiculului.