Calculul de tractiune - Automobil

Calculul de tractiune - Automobil

Calculul de tractiune se face in scopul determinarii parametrilor principali ai motorului si transmisiei, astfel ca autovehiculul de proiectat sa fie capabil sa realizeze performantele prescrise in tema de proiectare sau a performantelor celor mai bune modele existente sau de perspectiva.

1.Randamentul transmisiei

Pentru propulsarea autovehiculului puterea dezvoltata de motor trebuie sa fie transmisa rotilor motoare ale acestuia.

Transmiterea fluxului de putere este caracterizata de pierderi datorate fenomenelor de frecare din organele transmisiei. Calitativ pierderile de putere din transmisie se apreciaza prin randamentul transmisiei h_t.

Tinand cont ca transmisia autoturismului proiectat, organizata dupa solutia totul in fata, este compusa din cutie de viteze si transmisie principala, randamentul transmisiei este dat de relatia:

unde

h_cv : randamentul cutiei de viteze in treapta de priza directa;

h_cv : randamentul cutiei de viteze in celelalte trepte;

h_o : randamentul transmisiei principale in cazul cand acesta este un angrenaj cilindric.

Deoarece, valoarea globala a randamentului transmisiei depinde de numerosi factori, a caror influenta este dificil de apreciat, in calcule se opereaza cu urmatoarele valori:

h_t -0,93

Valoarea globala a randamentului transmisiei se adopta:

h_t

Pentru propulsarea autovehiculelor, majoritatea motoarelor sunt motoare cu ardere interna cu piston in miscare de translatie.

Solutiile similare prezinta in majoritate motoare cu aprindere prin scanteie ca solutie pentru grupul de putere.

Se alege pentru prezentul autoturism o astfel de solutie.

Tabelul 1. Parametrii motorului

2.Determinarea caracteristicii externe a motorului

Prin caracteristica exterioara a motorului se intelege reprezentarea grafica a curbelor de variatie a puterii, momentului, consumului orar si specific de combustibil in functie de turatia arborelui cotit in conditii de sarcina constanta.

Dezvoltarea oricarui model de calcul sau de simulare a procesului de autopropulsare a automobilului necesita existenta unei exprimari analitice a caracteristicii externe a motorului. Pentru un motor existent caracteristica exterioara se determina pe standul de incercat motoare. In acest caz evaluarea caracteristicii exterioare revine la prelucrarea datelor experimentate - conform cu tehnologia de incercare - se obtin mai multe puncte semnificative ale dependentei puterii sau momentului in functie de turatia arborelui cotit al motorului.

2.1. Determinarea puterii maxime a motorului

Din definirea conditiilor de autopropulsare, deplasarea cu viteza maxima presupune dezvoltarea unei forte la roata F_Rmax.

Din deducerea puterii ca produs dintre forta si viteza, realizarea performantei de viteza maxima, in conditii prevazute, presupune pentru motor dezvoltarea unei puteri:

unde

- P_Vmax: puterea dezvoltata de motor pentru atingerea vitezei

maxime

- F_Rmax =1376N: forta la roata la viteza maxima;

h_t : randamentul transmisiei.

n_max - turatia de moment maxim =6160

n_p - turatia de putere maxima =5600

Se adopta :

c_e = n_m/n_p = 0.64    : coeficient de elasticitate al motorului;

n_p =5600, n_M =3600

Valori ale turatiei semnificative ale motorului

, ,

Valori ale coeficientilor caracteristici motorului

2.2.Determinarea rapoartelor de transmitere ale transmisiei

Functionarea automobilului in conditii normale de exploatare are loc in regim tranzitoriu, gama rezistentelor la inaintare fiind foarte mare. In aceste conditii rezulta ca la rotile motoare ale automobilului 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.

Delimitarea unui asemenea camp de caracteristici este realizata rational in urmatoarele conditii :

a) motorul sa echilibreze prin conditiile proprii intreaga gama de rezistente. Acest lucru este posibil cand puterea furnizata este constanta in toate regimurile de deplasare. Daca aceasta valoare constanta corespunde puterii maxime, se obtine caracteristica ideala de tractiune data de relatia:

b) viteza maxima este delimitata prin puterea maxima de autopropulsare:

c) cand rezulta din relatia o forta la roata infinita. Ca urmare, la viteze mici, limita este data de aderenta rotilor cu calea:

Cu cele trei limite campul de oferta are forma din figura de mai jos:

a)     campul de oferta pentru forta la roata;

b)    campul de oferta pentru puterea la roata.

Urmarind conturul 1 - 2 - 3 - 4 se obtine printr-o transmisie continua intr-o valoare maxima data de conditia de forta la roata limitata de aderenta si una maxima data de conditia de viteza maxima.

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.

Determinarea valorii maxime a raportului de transmitere al transmisiei

Valoarea maxima a raportului de transmitere i_tmax, se obtine cand este cuplata prima treapta a cutiei de viteze, situatie cand autovehiculul respectiv poate sa urce panta maxima (a_max) si sa aiba potentialul de acceleratie maxima la pornirea din loc si evident cand se obtine la rotile motoare forta de tractiune maxima limitata de aderenta F.

Se calculeaza cu relatia:

unde

: greutatea aderenta;

j : coeficientul de aderenta;

coeficientul de incarcare dinamica la limita de aderenta pentru puntea fata;

- r_d=0,295 m : raza dinamica;

- M_max=160 N m : momentul maxim.

Determinarea valorii minime raportului de transmitere minim

Valoarea minima a raportului de transmitere al transmisiei este determinata din conditia cinematica de realizare a vitezei maxime de performanta cand motorul functioneaza la turatia maxima:

unde

- r_r=0,295 [m] : raza de rulare;

- n_max=5600 [rot/min] : turatia maxima;

- v_max=183 [km/h] : viteza maxima.

Determinarea numarului de trepte pentru cutia de viteze si a marimii rapoartelor de transmitere ale transmisiei.

Raportul de transmitere al transmisiei principale i₀ se calculeaza cu relatia:

unde

Treapta finala a cutiei de viteze fiind treapta cu raport de priza directa, atunci :

Pentru determinarea raportului din prima treapta a cutiei de viteze se utilizeaza relatia:

In cazul etajarii cutiei de viteze in progresie geometrica, intre valoarea maxima i_CV1 si minima i_CVn=1, in cutia de viteze sunt necesare n trepte date de relatia:

Adopt n=5 ca numar de trepte.

Fiind determinat numarul de trepte raportul de transmitere este dat de relatia: . Rezulta urmatoarele rapoarte de transmitere:

i_cv1=

i_cv2=2.57;

i_cv3=1.87 ;

i_cv4=1.37;

Se adopta i_cv5=0.8 ;