PROIECT

TEMA DE PROIECT Proiectul consta in parcurgerea următoarelor aplicaţii pentru autovehiculul Opel Vectra 2.0 i CD : - Caracteri Caracteristica stica exterioar exterioaraa a motorului motorului cu combu combustie stie internă; internă; - Caracteri Caracteristica stica de tracţiune; tracţiune; - Carac Caracter terist istica ica dinam dinamica ica;; - Determina Determinarea rea acceleraţi acceleraţiei ei autovehi autovehiculul culului; ui; - Determina Determinarea rea timpului timpului si spaţiului spaţiului de demarare; demarare; - Determina Determinarea rea parametril parametrilor or de frânare; frânare; - Determina Determinarea rea condiţ condiţiilor iilor de stabilitate stabilitate a vehicu vehiculelor lelor cu roţi. roţi.

Date iniţiale: Anexa I : Caracteristici principale ale motorului Autoturism Tip Caracteristici principale motor  ε  M m motor  P e vt  D/S n P  n M  [kW] [min −1 ] [Nm [min −1 ] [cm 3 ] [mm/mm] ] Opel Vectra m.a.s 85 5200 170 2600 1998 86/86 9,2 2.0 i CD

Consum combustibil 1/100 [km] 5,6/7,1/10,3

Anexa II : Caracteristici principale Autoturism v max Caracteristici principale autovehicul 2 3 m0 / ma Pneuri B f   / Bs5 C 6 MT  7 [km/h] L’ H  L4 B [mm] [mm] [mm] [mm] [mm/mm] [mm] [kg] Opel Vectra 198 4350 1700 1400 2600 14 1426/1426 140 f-f 1085/1645 195/60 2.0 i CD R14V 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

L- lungimea totala a autovehiculului; autovehiculului; B- latimea totala a autovehiculului; autovehiculului; H- inaltimea totala a autovehiculului; L- ampatame ampatamentul ntul masini; masini; B f   / B s - ecartamentul la puntea fata-spate; C- garda la sol; MT-configuratia tranmisiei : prima literă- ansamblul ansamblul motorului motorului a doua literă- asamblarea punţii motoare; 8. m0 / ma - masa proprie- masa totala; 9. prima parte- latime banda a doua parte- inaltime cauciuc a treia parteinch interior (sau janta)

Anexa III : Rapoarte de transmisie ale cutiei de viteze si transmisiei principale Autoturism

Opel Vectra 2.0 i CD

Tip motor

m.a.s

Rapoarte de transmitere cutia de viteze

Transmisia principala

i s1

is2

is 3

is 4

is 5 / is 6

ia

3,55

1,95

1,28

0,89

0,71

3,55

1

1. CARACTERISTICA EXTERIOARĂ A MOTORULUI CU COMBUSTIE INTERNA 1.1. - Scopul şi conţinutul aplicaţiei. în cadru] aplicaţiei se vor trasa: caracteristica autovehiculului exterioară a motorului cu ardere internă şi caracteristica vitezelor teoretice a autovehiculului indicat. 1.1.1.. Caracteristica exterioară. In cazul cazul în care sursa energeti energetică că a autove autovehic hiculu ulului lui este este un motor motor cu ardere ardere inter internă nă cu piston, parametrii funcţionali ai acestuia, necesari pentru studiul dinamicii autovehiculului sunt puşi puşi în eviden evidenţă ţă de caracter caracteristic isticaa exterioa exterioară. ră. Aceasta Aceasta reprezin reprezintă tă curbele curbele de variaţie variaţie ale puterii puterii efective, momentului motor şi consumului specific de combustibil funcţie de turaţia sau viteza unghiulară ale arborelui motor, la admisia totală, în condiţiile unor reglaje (avans, regim termic) optime. In Fig. Fig. 1.1. 1.1. este este reprez reprezent entată ată caract caracteri eristic sticaa exterio exterioară ară a unui unui motor motor cu aprin aprinde dere re prin prin scânte scânteie ie pe care se disting disting următoarel următoarelee regimuri regimuri de funcţion funcţionare are în raport raport cu turaţia turaţia arborelui arborelui motor: - turaţia minimă no de funcţionare funcţi onare a motorului în sarcină sarci nă la care se dezvoltă momentul motor Mo şi puterea P o; - turaţia la momentul maxim n M la care se dezvoltă momentul motor M m şi puterea PM; - turaţia la puterea maximă n P la care se dezvoltă momentul motor M P şi puterea maximă P P; turaţ turaţia ia maxim maximăă % la care care se dezv dezvolt oltăă mome momentu ntull motor motor M N şi puterea P N. Atunci când creşte turaţia peste valoarea n^ puterea motorului se reduce din cauza înrăutăţirii umplerii cilindrilor cu amestec carburant şi sporirii pierderilor mecanice în motor. De aceea turaţia maximă % depăşeşte numai cu 10 -20% turaţia la puterea maximă np. Dacă motorul este echipat cu regulator-limitator de turaţie, turaţia de intervenţie a limitatorului n n este real mai mică sau cel puţin egală cu turaţia la puterea maximă np. Dacă n N < n P ea se numeşte turaţie nominală  iar puterea şi momentul corespunzătoare se numesc putere nominală şi moment nominal  Caracteristic Caracteristicaa exterioară exterioară a motorului motorului se poate separa în două zone: zona de funcţiona funcţionare re stabil stabilăă a motoru motorului lui alcătu alcătuită ită din plaja plaja de turaţi turaţiii cupri cuprinsă nsă între între n M şi np (nN) şi zona de nestabilitate situată între turaţiile n M şi n 0 . în cazul motoarelor cu regulator-limitator de turaţie zona cuprinsă între n N şi n g (og  - turaţia maximă de mers în gol) poartă numele de caracteristică de regulator.

2

1. CARACTERISTICA EXTERIOARĂ A MOTORULUI CU COMBUSTIE INTERNA 1.1. - Scopul şi conţinutul aplicaţiei. în cadru] aplicaţiei se vor trasa: caracteristica autovehiculului exterioară a motorului cu ardere internă şi caracteristica vitezelor teoretice a autovehiculului indicat. 1.1.1.. Caracteristica exterioară. In cazul cazul în care sursa energeti energetică că a autove autovehic hiculu ulului lui este este un motor motor cu ardere ardere inter internă nă cu piston, parametrii funcţionali ai acestuia, necesari pentru studiul dinamicii autovehiculului sunt puşi puşi în eviden evidenţă ţă de caracter caracteristic isticaa exterioa exterioară. ră. Aceasta Aceasta reprezin reprezintă tă curbele curbele de variaţie variaţie ale puterii puterii efective, momentului motor şi consumului specific de combustibil funcţie de turaţia sau viteza unghiulară ale arborelui motor, la admisia totală, în condiţiile unor reglaje (avans, regim termic) optime. In Fig. Fig. 1.1. 1.1. este este reprez reprezent entată ată caract caracteri eristic sticaa exterio exterioară ară a unui unui motor motor cu aprin aprinde dere re prin prin scânte scânteie ie pe care se disting disting următoarel următoarelee regimuri regimuri de funcţion funcţionare are în raport raport cu turaţia turaţia arborelui arborelui motor: - turaţia minimă no de funcţionare funcţi onare a motorului în sarcină sarci nă la care se dezvoltă momentul motor Mo şi puterea P o; - turaţia la momentul maxim n M la care se dezvoltă momentul motor M m şi puterea PM; - turaţia la puterea maximă n P la care se dezvoltă momentul motor M P şi puterea maximă P P; turaţ turaţia ia maxim maximăă % la care care se dezv dezvolt oltăă mome momentu ntull motor motor M N şi puterea P N. Atunci când creşte turaţia peste valoarea n^ puterea motorului se reduce din cauza înrăutăţirii umplerii cilindrilor cu amestec carburant şi sporirii pierderilor mecanice în motor. De aceea turaţia maximă % depăşeşte numai cu 10 -20% turaţia la puterea maximă np. Dacă motorul este echipat cu regulator-limitator de turaţie, turaţia de intervenţie a limitatorului n n este real mai mică sau cel puţin egală cu turaţia la puterea maximă np. Dacă n N < n P ea se numeşte turaţie nominală  iar puterea şi momentul corespunzătoare se numesc putere nominală şi moment nominal  Caracteristic Caracteristicaa exterioară exterioară a motorului motorului se poate separa în două zone: zona de funcţiona funcţionare re stabil stabilăă a motoru motorului lui alcătu alcătuită ită din plaja plaja de turaţi turaţiii cupri cuprinsă nsă între între n M şi np (nN) şi zona de nestabilitate situată între turaţiile n M şi n 0 . în cazul motoarelor cu regulator-limitator de turaţie zona cuprinsă între n N şi n g (og  - turaţia maximă de mers în gol) poartă numele de caracteristică de regulator.

2

Extensia zonei de stabilitate se apreciază prin coeficientul de elasticitate C e al motorului. C e

=

nM  nP 

La motoarele cu aprindere prin scânteie C s = 0,45 - 0,65 iar la motoarele cu aprindere prin comprimare C e = 0,55 - 0,75. Varia Variaţia ţia mome momentu ntului lui motor motor în zona zona de stabil stabilita itate te se apre aprecia ciază ză prin prin coef coefici icien entul tul de adaptabilitate (supleţe): C a

=

M m M  p

Valorile coeficientului de adaptabilitate sunt cuprinse între 1,10 - 1,4 pentru m.a.s. şi 1,05-1,15 pentru m.a.c. Caracteristica exterioară se determină experimental pe standul de probă prin respectarea unei metodologii bine precizată şi de regulă standardizată. Atunci când caracteristica exterioară nu este determinată experimental se procedează, la proiectarea unei caracteristici convenţionale pe baza parametrilor  motorului indicaţi de fabricant folosind relaţii empirice recomandate în literatura de specialitate. In general, se aproximează că momentul motor variază în funcţie de turaţia arborelui cotit după o parabolă pătratică de forma: 2    n    n  M  = M  p α  + β  − δ      np n    p    

în care: M - valoarea curentă a momentului motor; Mp - momentul motor core coresp spunz unzăto ător  r  puter puterii ii maxim maxime; e; n - turaţi turaţiaa curen curentă tă a arbore arborelui lui motor motor;; n P - turaţia turaţia arbore arborelui lui motor  motor  corespunzătoare puterii maxime; α , β , δ  - coeficienţi experimentali ale căror valori medii sunt: α  = l ; = l ; δ  = l pentru m.a.s. şi α  = 0,53; = 1,56; δ  = 1,09 pentru m.a.c.în patru timpi. O altă relaţie de calcul a momentului motor este următoarea: 3

M  = M m

−

− M p ⋅ (n − nM  ) 2 2 (n p − nM  ) M m

în care: M m - momentul maxim dezvoltat de motor; n M - turaţia corespunzătoare momentului maxim. In funcţie de momentul motor se calculează puterea efectivă cu relaţia: P e

=

M  ⋅ n 9554

[kW  ]

1.1.2. Caracteristica vitezelor teoretice (Fig. 1.2). Aceasta reprezintă grafic graficul ul de variţie a vitezei de deplasare a autovehiculului funcţie de turaţia arborelui motor şi de treapta de viteză selectată. Viteza teoretică în km/h se calculează cu relaţia: V a

= 0,377 377 ⋅

r r  ⋅ n itr 

în care: n - turaţia arborelui motor; r r  - raza de rulare a roţilor motoare [m]; Raza de rulare se calculează cu relaţia:

= λ ⋅ r 0 unde: r 0 - raza liberă a roţii (r 0 ≅ r n ) ; r n - raza nominală a roţii d  + 2 H  r n = r r 

2

d - diametru diametrull interior interior al anvelo anvelopei, pei, H - înălţime înălţimeaa secţiuni secţiuniii anvelope anvelopei; i; λ  - coeficientul de deformare a pneului; λ  = 0,94 - 0,98 pentru autoturisme; λ  = 0,945 - 0,95 autocamioane; itr  - raportul total de transmitere ; itr  = i0 ⋅ icv ; i0 - raportul de transmitere al transmisiei centrale; icv - raportul de transmitere în cutia de viteze corespunzator corespunzator treptei selectate. desfăşurare ale aplicaţiei aplicaţiei sunt următoarele: următoarele: culegere culegereaa 1.2. Modul de lucru. Fazele de desfăşurare datelor iniţiale; nominalizarea datelor cerute şi rezolvarea aplicaţiei.

1.2.1. Date iniţiale . Din documentaţia lehnică consultată se extrag următoarele date: puterea maxi maximă mă a motor motorul ului ui P p max , turaţ turaţia ia la pute puterea rea maxim maximăă n p , moment momentul ul maxim maxim M m, turaţi turaţiaa corespunză corespunzătoare toare momentului momentului maxim max im n M, turaţia maximă a arborelui motor n max ; raportul de transmitere al transmisiei centrale i 0 , rapoartele de transmitere din cutia de viteze i cv , viteza de deplasare a autoturismului la turaţia n = 1000 rot/min a motorului în fiecare treaptă de viteză V ai ; viteza maximă de deplasare a autovehiculului V a max motoare, turaţia minimă a arborelui motor n 0 = ( 0,5 - 0,6) n M.

4

; dimensiunil dimensiunilee pneurilor pneurilor roţilor 

1.2.2. Date care se cer In cadrul aplicaţiei se vor rezolva următoarele: tras trasar area ea cara caract cter eris isti tici ciii exte exteri rioa oare re a moto motoru rulu luii cu comb combus usti tiee inte intern rnăă ai căru căruii parametrii de bază sunt daţi, adică reprezentarea curbelor M = f ( n) şi P = f (n); dete determi rmina narea rea coefi coeficie cienţi nţilo lorr de elas elastic ticita itate te C e şi de adaptabilitate C a; - trasarea caracteristicii vitezelor autovehiculului V = f (n); - determinarea valorilor vitezei critice pe fiecare treaptă de viteză.

1.2.3. Rezolvare Pentru trasarea caracteristicii exterioare se parcurg următorii paşi: se calcule calculează ază momentu momentull motor motor corespun corespunzăto zătorr puterii puterii maxime maxime Mp folosind folosind relaţia;

se aleg aleg valo valori rile le coef coefic icie ienţ nţil ilor  or  α  , şi δ   ; se dau dau lui lui "n" "n" valo valori ri suc succesi cesive ve cupri uprins nsee n 0 şi n max cu un pas de 150 -200 rot/min; pentru valorile valorile lui "n" alese se calculează calculează valorile valorile corespunză corespunzătoare toare ale momentului motor M şi ale puterii efective P e valorile obtinute se vor inscrie in tabelul 1.1; - se reprezintă grafic M = f (n) şi P e = f (n) Pentru trasarea caracteristicii vitezelor teoretice se procedează în felul următor: se stabileşte raza de rulare a roţilor motoare, fie aleg alegân ând d în mod mod core coresp spun unză zăto tor  r  valoarea coeficientului λ  de deformare a pneului, fie folosind relaţia: V  ⋅ i ⋅ i r r  = ai 0 cv 377

în care: V  ai - viteza de deplasare a autovehiculul autovehiculului ui la turaţia n = 1000 rot/min a arbo arbore relui lui motor; i0 - raportul de transmitere a transmisiei centrale; i cv - raportul de transmitere în cutia de 5

viteze al treptei în care se obţine viteza V ai; - se calculează viteza autovehiculului corespunzătoare turaţiilor n 0 , n M şi nmax pentru fiecare treaptă de viteză a cutiei de viteze şi valorile obţinute se înscriu în tabelul 1.2.; - se reprezintă grafic variaţia vitezei V  a funcţie de turaţia arborelui motor. Viteza corespunzătoare turaţiei ou constituie viteza critică V acrt  pentru treapta de viteze selectată.

1.2.4. - Concluzii - Pe baza valorilor rezultate din calcule se fac apreciari asupra indicilor  funcţionali ai motorului şi asupra coeficienţilor de elasticitate şi adaptabilitate. Aplicaţia se încheie cu un scurt referai care conţine cele două caracteristici şi observaţiile executantului, rezumatul se predă cadrului didactic la sfârşitul şedinţei.

Valorile parametrilor caracteristicii exterioare Momentul motor  M [Nm] 180.43 183.07 185.45 187.57 189.44 191.04 192.38 193.47 194.29 194.85 195.15 195.20 194.98 194.50 193.77 192.77 191.52 190.00 188.22 186.19 183.89 181.34 178.52 175.45 172.11 168.52 164.66 160.54

Turaţia Arborelui n [rot/min] 1000 1150 1300 1450 1600 1750 1900 2050 2200 2350 2500 2650 2800 2950 3100 3250 3400 3550 3700 3850 4000 4150 4300 4450 4600 4750 4900 5050

Puterea efectivă Pe [kW]

Caracteristica exterioara a motorului

6

18.88 22.04 25.23 28.47 31.72 34.99 38.26 41.51 44.74 47.93 51.07 54.14 57.14 60.06 62.87 65.58 68.16 70.60 72.89 75.03 76.99 78.77 80.35 81.72 82.87 83.78 84.45 84.86

Tabelul 1.1

250.00

90.00 80.00

200.00

70.00 60.00

150.00 50.00 40.00

M=f(n) P=f(n)

100.00 30.00 20.00

50.00

10.00 0.00

0.00 0 0 0 1

0 5 1 1

0 0 3 1

0 5 4 1

0 0 6 1

0 5 7 1

0 0 9 1

0 5 0 2

0 0 2 2

0 5 3 2

0 0 5 2

0 5 6 2

0 0 8 2

0 5 9 2

0 0 1 3

0 5 2 3

0 0 4 3

0 5 5 3

0 0 7 3

0 5 8 3

0 0 0 4

0 5 1 4

0 0 3 4

0 5 4 4

0 0 6 4

0 5 7 4

0 0 9 4

0 5 0 5

0 0 2 5

0 5 3 5

0 0 5 5

0 5 6 5

0 0 8 5

0 5 9 5

0 0 1 6

Tabel cu vitezele caracteristice ale autovehiculelor Tabelul 1.2. Viteza Treapta Treapta I Treapta II Treapta III Treapta IV Treapta V/VI

Viteza minimă V0 [km/h] 6.530379 11.88864 18.1116 26.04814 32.65189

Viteza critică V crt  [km/h] 20.24417 36.85478 56.14595 80.74924 101.2209

Caracteristica vitezelor teoretice

7

Viteza maximă V max [km/h] 33.95797 61.82092 94.18031 135.4503 169.7899

140

140,00

120

120,00

100

100,00 M

] m * N [ M

80

80,00

60

60,00

] h / m k [ V

V1 V2 V3 V4 V5/6

40

40,00

20

20,00

0

0,00

00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 10 11 13 14 16 17 19 20 22 23 25 26 28 29 31 32 34 35 37 38 40 41 43 44 46 47 49 50 52 53 55 56 58 59 61

[rot/min]

2. CARACTERISTICA DE TRACTIUNE

2.1. - Scopul şi conţinutul aplicaţiei în cadrul aplicaţiei se va trasa caracteristica de tracţiune şi a forţelor de rezistenţă la deplasare pentru autovehiculul indicat la aplicaţia precedentă. Calităţile dinamice ale unui autovehicul se apreciează prin indicatorii săi de performanţă privind capacitatea maximă de accelerare, de urcare a apantelor, viteza maximă de deplasare ş.a. Pentru stabilirea valorilor acestor indicatori prin calcule simple se foloseşte caracteristica de tracţiune. Caracteristica de tracţiune reprezintă graficul de variaţie al forţei tangenţiale la roată dezvoltată de sistemul de propulsie (în cazul funcţionării motorului cu admisie totală) funcţie de viteza de deplasare a autovehicului şi treapta de viteză selectată. Forţa tangenţială la roată se calculează cu relaţia: F R

=

M  ⋅ i0 ⋅ icv ⋅ η tr  r r 

In care: M - este momentul motor, dependent de turaţia arborelui motor "n" aşa cum rezultă din aplicaţia nr. 1; i 0 - raportul de transmitere al transmisiei centrale; icv - raportul de transmitere în cutia de viteze al treptei selectată; η tr  - randamentul total al transmisiei; r r  - raza de rulare a roţilor motoare. 8

In cazul mişcării rectilinie uniformă, pe drum orizontal în condiţii de aderenţă satisfăcută, bilanţul forţelor este: FR -F r -F a = 0 In care:

Fr  - forţa de rezistenţă la rulare a roţilor. F r 

= f   ⋅ Ga

f - coeficientul de rezistenţă la rulare;

Ga =mag=16186,5 [N] - greutatea autovehiculului; Fa - forţa de rezistenţă a aerului; V a2 1 F a = C x ⋅ ρ  ⋅ A 2

13

unde: Cx - coeficientul de rezistenţă a aerului; ρ  - densitatea aerului ( ρ =1,225 [kg/m 3 ]); A - aria secţiunii transversale a autovehiculului; Va - viteza autovehiculului. Pentru reprezentarea grafică a caracteristicii de tracţiune FR = f (V a) legătura între FR şi Va se face prin intermediul turaţiei "n" a arborelui motor. Viteza teoretică în km/h a autovehiculului se calculează cu relaţia: V a

= 0,377 ⋅

r r  ⋅ n i0 ⋅ icv

unde "n" este turaţia curentă a arborelui motor. In figura este reprezentată caracteristica de tracţiune a autoturismului Dacia 1310 şi curba de variaţie a rezultantei forţelor de rezistenţă la înaintare ( ∑ Fr  + Fa). Abscisa punctului de intersecţie a forţei tangenţiale corespunzătoare treptei a IV-a de viteză cu curba rezultantei forţelor de rezistenţă la înaintare constituie viteza maximă care poate fi atinsă de autovehicul la deplasarea pe un drum din beton dispus orizontal. Atunci cînd este trasată caracteristica de tracţiune FR = f ( V a ) şi se poate determina experimental viteza maximă care se realizează într-o treaptă superioară de viteză la o turaţie n < nmax se poate stabili poziţia punctului Ia intersecţia dreptei ridicată de pe axa abscisei Ia valoarea vitezei Vamax ,cu curba FR. Având coordonatele acestui punct se pot calcula, după caz următoarele: - coeficientul de rezistenţă la rulare, în cazul în care se cunosc C x şi A (aria secţiunii transversale a autovehiculului) folosind relaţia: 9

f   =

F R

− F a

Ga

coeficientul de rezistenţă a aerului C x în cazul în care se cunosc folosind relaţia: C x

=

26

ρ  ⋅ A ⋅ V a max

f, şi A,

( F R − f   ⋅ Ga )

Caracteristica de tracţiune poate fi folosită atât pentru studiul performanţelor  autovehiculului ( viteza maximă de deplasare, panta maximă pe care poate să acceadă autovehiculul, viteza critică etc.) cât şi pentru calculul factorului aerodinamic, şi coeficientul de rezistenţă la rulare, acceleraţia mişcării ş.a.

2.2 - Modul de lucru . Fazele de desfăşurare a aplicaţiei sunt: culegerea datelor  iniţiale, precizarea mărimilor cerute şi rezolvarea aplicaţiei.

2.2.1 - Date iniţiale Pentru rezolvarea aplicaţiei trebuie să se culeagă următoarele date tehnice cu privire la autovehiculul studiat: variaţia momentului motor funcţie de turaţia arborelui cotit M = f (n) din caracteristica exterioară; raza de rulare a roţilor motoare r r ; randamentul total al transmisiei η tr  - (pentru autoturism se consideră η tr  = 0,91 0,93) raportul de transmitere al transmisiei centrale i0; valoarea rapoartelor de transmisie ale cutiei de viteze icv; aria sarcinii transversale a autovehiculului A; coeficientul de rezistenţă la rulare f (pentru drum din beton se consideră f=0,018-0,024); -coeficientul de rezistenţă a aerului C x; 10

greutatea autovehiculului G a= G0 + G u (G0 - greutatea proprie a autovehic; Gu - greutatea transportată, care în cazul autoturismelor se consideră a u = 1800 N; ecartamentul roţilor B ; înălţimea autovehiculului H ; densitatea aerului (se consideră p = 1,226 Kg/m 3); viteza maximă de deplasare V a max şi turaţia "n" la care se obţine această viteză.

2.2.2. - Date care se cer. Se vor calcula valorile forţei de tracţiune F R  şi ale vitezei de deplasare V a corespunzătoare valorilor turaţiei arborelui motor "n" alese la aplicaţia precedentă, precum şi valorile forţei de rezistenţă a aerului F a pentru variaţia vitezei de deplasare de la zero, la V a „a alegându-se un pas de 10 km/h. Se va reprezenta grafic funcţiile F R  = f (Va) şi F r  + F a = f (Va).

2.2.3. -Rezolvare. - Pentru rezolvarea aplicaţiei se parcurg următoarele faze: -se stabilesc valorile ariei secţiunii transversale A a autovehiculului şi a coeficientului aerodinamic Cx; Când nu se cunoaşte aria secţiuniii transversale a autovehiculului aceasta se poate calcula cu suficientă exactitate cu formula: A = C F  ⋅ B ⋅ H  A=2,26 m 2 In care :

C F -este un coeficient de corecţie, C F = 0,95-1,05; B - ecartamentul roţilor; H - înălţimea autovehiculului. Când nu este indicată valoarea coeficientului de rezistenţă a aerului C x aceasta se calculează cu ajutorul relaţiei în care se introduce valoarea forţei tangenţiale F R  calculată cu relaţia pentru treapta de viteză şi turaţia arborelui motor la care se obţine viteza maximă de deplasare a autovehiculului; - se dau apoi valori succesive turaţiei arborelui motor "n" aceleaşi ca la aplicaţia precedentă şi se calculează viteza de deplasare V a şi forţa tangenţială F R  CU ajutorul relaţiilor  respectiv pentru fiecare treaptă de viteză. Rezultatele obţinute se înscriu în tabel; - se calculează forţa de rezistenţă la rulare considerându-se valoare coeficientul „f” constantă pe întreaga gamă de variaţie a vitezei de deplasare a autovehicului; se dau valori succesive vitezei de deplasare a autovehiculului între zero şi V a max şi se calculează forţa de rezistenţă a aerului F a şi rezultanta F a + Ff . Datele obţinute se înscriu în tabel; se reprezintă grafic funcţiile F R  = f (Va) şi Fa + Fr  = f (Va) pe o coală milimetrică (minimum format A5); se stabileşte valoarea vitezei maxime V a max cu care se poate deplasa autovehiculul dat pe un drum betonat rectiliniu dispus orizontal, prin determinarea abscisei punctului de intersecţie a curbei F a + Fr  = f (Va) cu curba F R  = f (Va).

11

Tabelul 2.1 Valorile forţei tangenţiale a -I V -a a t p a e r T / a V -a a t p a e r T a V Ia a t p a e r T

R F ] [N

7 6 , 5 2 6 1

3 6 , 9 4 6 1

7 0 , 1 7 6 1

9 9 , 9 8 6 1

9 3 , 6 0 7 1

6 2 , 0 2 7 1

1 6 , 1 3 7 1

4 4 , 0 4 7 1

5 7 , 6 4 7 1

3 5 , 0 5 7 1

0 8 , 1 5 7 1

3 5 , 0 5 7 1

5 7 , 6 4 7 1

4 4 , 0 4 7 1

1 6 , 1 3 7 1

6 2 , 0 2 7 1

9 3 , 6 0 7 1

9 9 , 9 8 6 1

7 0 , 1 7 6 1

3 6 , 9 4 6 1

7 6 , 5 2 6 1

8 1 , 9 9 5 1

7 1 , 0 7 5 1

4 6 , 8 3 5 1

8 5 , 4 0 5 1

0 0 , 8 6 4 1

0 9 , 8 2 4 1

8 2 , 7 8 3 1

a V ] h / m k [

2 5 , 6 2

0 5 , 0 3

7 4 , 4 3

5 4 , 8 3

3 4 , 2 4

1 4 , 6 4

9 3 , 0 5

6 3 , 4 5

4 3 , 8 5

2 3 , 2 6

0 3 , 6 6

7 2 , 0 7

5 2 , 4 7

3 2 , 8 7

1 2 , 2 8

9 1 , 6 8

6 1 , 0 9

4 1 , 4 9

2 1 , 8 9

0 1 , 2 0 1

7 0 , 6 0 1

5 0 , 0 1 1

3 0 , 4 1 1

1 0 , 8 1 1

9 9 , 1 2 1

6 9 , 5 2 1

4 9 , 9 2 1

2 9 , 3 3 1

R F ] N [

8 3 , 3 9 9 1

6 7 , 2 2 0 2

5 0 , 9 4 0 2

5 2 , 2 7 0 2

6 3 , 2 9 0 2

7 3 , 9 0 1 2

9 2 , 3 2 1 2

2 1 , 4 3 1 2

5 8 , 1 4 1 2

9 4 , 6 4 1 2

3 0 , 8 4 1 2

9 4 , 6 4 1 2

5 8 , 1 4 1 2

2 1 , 4 3 1 2

9 2 , 3 2 1 2

7 3 , 9 0 1 2

6 3 , 2 9 0 2

5 2 , 2 7 0 2

5 0 , 9 4 0 2

6 7 , 2 2 0 2

8 3 , 3 9 9 1

0 9 , 0 6 9 1

3 3 , 5 2 9 1

6 6 , 6 8 8 1

0 9 , 4 4 8 1

5 0 , 0 0 8 1

1 1 , 2 5 7 1

7 0 , 1 0 7 1

a V ] h / m k [

3 6 , 1 2

7 8 , 4 2

1 1 , 8 2

6 3 , 1 3

0 6 , 4 3

5 8 , 7 3

9 0 , 1 4

3 ,3 4 4

8 5 , 7 4

2 ,8 0 5

7 0 , 4 5

1 ,3 7 5

5 5 , 0 6

0 ,8 3 6

4 0 , 7 6

9 ,2 0 7

3 5 , 3 7

7 ,7 6 7

2 0 , 0 8

6 ,2 3 8

1 5 , 6 8

5 ,7 9 8

9 9 , 2 9

4 ,2 6 9

8 4 , 9 9

3 ,7 2 0 1

7 9 , 5 0 1

1 ,2 9 0 1

a -I II -a a t p a e r T

R ]F N [

0 5 , 7 6 7 2

0 3 , 8 0 8 2

0 8 , 4 4 8 2

1 0 , 7 7 8 2

2 9 , 4 0 9 2

4 5 , 8 2 9 2

7 8 , 7 4 9 2

0 9 , 2 6 9 2

3 6 , 3 7 9 2

8 0 , 0 8 9 2

2 2 , 2 8 9 2

8 0 , 0 8 9 2

3 6 , 3 7 9 2

0 9 , 2 6 9 2

7 8 , 7 4 9 2

4 5 , 8 2 9 2

2 9 , 4 0 9 2

1 0 , 7 7 8 2

0 8 , 4 4 8 2

0 3 , 8 0 8 2

0 5 , 7 6 7 2

1 4 , 2 2 7 2

3 0 , 3 7 6 2

5 3 , 9 1 6 2

7 3 , 1 6 5 2

0 1 , 9 9 4 2

4 5 , 2 3 4 2

8 6 , 1 6 3 2

a V ] h / m k [

8 5 , 5 1

1 9 , 7 1

5 2 , 0 2

9 5 , 2 2

2 9 , 4 2

6 2 , 7 2

0 6 , 9 2

3 9 , 1 3

7 2 , 4 3

1 6 , 6 3

4 9 , 8 3

8 2 , 1 4

2 6 , 3 4

5 9 , 5 4

9 2 , 8 4

3 6 , 0 5

6 9 , 2 5

0 3 , 5 5

4 6 , 7 5

7 9 , 9 5

1 3 , 2 6

5 6 , 4 6

8 9 , 6 6

2 3 , 9 6

6 6 , 1 7

9 9 , 3 7

3 3 , 6 7

7 6 , 8 7

a -I Ia

R F ] N [

7 8 , 2 0 1 4

5 3 , 3 6 1 4

7 4 , 7 1 2 4

2 2 , 5 6 2 4

0 6 , 6 0 3 4

2 6 , 1 4 3 4

6 2 , 0 7 3 4

5 ,5 2 9 3 4

6 4 , 8 0 4 4

1 ,0 8 1 4 4

0 2 , 1 2 4 4

1 ,0 8 1 4 4

6 4 , 8 0 4 4

5 ,5 2 9 3 4

6 2 , 0 7 3 4

2 ,6 1 4 3 4

0 6 , 6 0 3 4

2 ,2 5 6 2 4

7 4 , 7 1 2 4

5 ,3 3 6 1 4

7 8 , 2 0 1 4

2 ,0 6 3 0 4

1 8 , 2 6 9 3

3 ,2 3 8 8 3

8 2 , 7 9 7 3

6 ,9 4 0 7 3

8 2 , 6 0 6 3

3 ,2 1 0 5 3

a V ] /h m [k

1 5 , 0 1

8 0 , 2 1

6 6 , 3 1

4 2 , 5 1

1 8 , 6 1

9 3 , 8 1

6 9 , 9 1

4 5 , 1 2

2 1 , 3 2

9 6 , 4 2

7 2 , 6 2

4 8 , 7 2

2 4 , 9 2

0 0 , 1 3

7 5 , 2 3

5 1 , 4 3

2 7 , 5 3

0 3 , 7 3

8 8 , 8 3

5 4 , 0 4

3 0 , 2 4

1 6 , 3 4

8 1 , 5 4

6 7 , 6 4

3 3 , 8 4

1 9 , 9 4

9 4 , 1 5

6 0 , 3 5

R F ] [N

0 5 , 5 1 3 7

4 3 , 3 2 4 7

3 8 , 9 1 5 7

6 9 , 4 0 6 7

5 7 , 8 7 6 7

8 1 , 1 4 7 7

6 2 , 2 9 7 7

0 0 , 2 3 8 7

7 3 , 0 6 8 7

0 4 , 7 7 8 7

8 0 , 3 8 8 7

0 4 , 7 7 8 7

7 3 , 0 6 8 7

0 0 , 2 3 8 7

6 2 , 2 9 7 7

8 1 , 1 4 7 7

5 7 , 8 7 6 7

6 9 , 4 0 6 7

3 8 , 9 1 5 7

4 3 , 3 2 4 7

0 5 , 5 1 3 7

0 3 , 6 9 1 7

6 7 , 5 6 0 7

6 8 , 3 2 9 6

2 6 , 0 7 7 6

2 0 , 6 0 6 6

7 0 , 0 3 4 6

7 7 , 2 4 2 6

a V ] h / m k [

9 8 , 5

8 7 , 6

6 6 , 7

4 5 , 8

3 4 , 9

1 3 , 0 1

0 2 , 1 1

8 0 , 2 1

6 9 , 2 1

5 8 , 3 1

3 7 , 4 1

2 6 , 5 1

0 5 , 6 1

8 3 , 7 1

7 2 , 8 1

5 1 , 9 1

4 0 , 0 2

2 9 , 0 2

0 8 , 1 2

9 6 , 2 2

7 5 , 3 2

6 4 , 4 2

4 3 , 5 2

2 2 , 6 2

1 1 , 7 2

9 9 , 7 2

8 8 , 8 2

6 7 , 9 2

1 9 , 1 2 1

1 7 , 3 2 1

1 3 , 5 2 1

3 7 , 6 2 1

6 9 , 7 2 1

0 0 , 9 2 1

5 8 , 9 2 1

2 5 , 0 3 1

9 9 , 0 3 1

7 2 , 1 3 1

7 3 , 1 3 1

7 2 , 1 3 1

9 9 , 0 3 1

2 5 , 0 3 1

5 8 , 9 2 1

0 0 , 9 2 1

6 9 , 7 2 1

3 7 , 6 2 1

1 3 , 5 2 1

1 9 , 1 2 1

2 9 , 9 1 1

5 7 , 7 1 1

8 3 , 5 1 1

3 8 , 2 1 1

9 0 , 0 1 1

5 1 , 7 0 1

3 0 , 4 0 1

a t p a e r T

I a t p a e r T

l tu n e m o M r o t o M ] m [N M ia t n a r u T n ] n i m /t o r[

0 0 0 1

0 5 1 1

0 0 3 1

0 5 4 1

0 0 6 1

0 5 7 1

0 0 9 1

0 5 0 2

0 0 2 2

0 5 3 2

0 0 5 2

0 5 6 2

0 0 8 2

12

0 5 9 2

0 0 1 3

0 5 2 3

0 0 4 3

0 5 5 3

1 7 , 3 2 1

0 0 7 3

0 5 8 3

0 0 0 4

0 5 1 4

0 0 3 4

0 5 4 4

0 0 6 4

0 5 7 4

0 0 9 4

0 5 0 5

2.3. – Concluzii . In funcţie de treapta de viteză, la care se realizează viteza maximă de deplasare a autovehiculului valoarea raportului de transmitere din cutia de viteze se apreciază destinaţia principală a autovehiculului. Se vor face aprecieri dacă a fost conceput pentru circulaţie preponderent urbană, interurbană, pentru circulaţie pe autostrăzi, pe drumuri montane etc. Se întocmeşte un scurt referat care conţine graficul caracteristicii de tracţiune şi Va [km/h] Fa [N]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00

6.37

25.48

57.33

101.93

159.26

229.34

312.16

407.71

516.01

637 .05

Fa+Fr  [N]

242.06

248.43

267.54

299.39

343.99

402.06

472.14

554.95

650.51

758.81

879 .85

Va [km/h]

110

120

130

140

150

160

170

Fa [N]

770.83

917.36

1076.62

1248.62

1433.37

1630.86

1841.08

Fa+Fr  [N]

1013.63

1160.15

1319.42

1491.42

1676.17

1873.65

2083.88

concluziile executantului. Aceasta se predă cadrului didactic la rinele şedinţei.

Rezistenta aerului si rezistenta la rulare Tabelul 2.2

Caracteristica de tractiun 9000 8000 7000

Treapta I Treapta II

] 6000 h / m5000 k [ 4000 a V 3000

Treapta III Treapta IV Treapta V/V

2000 1000

Fr+Fa

FR [N]

0 0

50

100

150

13

200

3. CARACTERISTICA DINAMICA 3.1. - Scopul şi conţinutul aplicaţiei. In cadrul aplicaţiei se va trasa caracteristica dinamică pentru două situaţii privind starea drumului şi se vor stabili indicii de performanţă ai autoturismului indicat. Aprecierea căutaţilor dinamice ale autovehiculelor se poate face cu ajutorul "factorului dinamic" D. Acesta reprezintă forţa specifică disponibilă pentru accelerarea autovehiculului. Factorul dinamic D se calculează cu relaţia:

D

=

F R

− F a

Ga

în care: FR- forţa tangenţială la roată dezvoltată de motor; Fa - forţa de rezistenţă a aerului; Ga - greutatea totală a autovehiculului. Intrucât FR cat şi F a variază funcţie de viteza de deplasare a autovehiculului rezultă că şi factorul dinamic D variază funcţie de V a. Graficul care conţine variaţia factorului dinamic D funcţie de viteza de deplasare V a pentru toate treptele de viteză ale autovehiculului reprezintă caracteristica dinamică a acestuia. Caracteristica dinamică se foloseşte la stabilirea indicilor de performanţă ai autovehiculelor. Factorul dinamic este determinat de valoarea forţei tangenţiale la roata FR care reprezintă capacitatea maximă a motorului de a genera o forţă activă la periferia roţilor  motoare. Acesteia i se opune reacţiunea drumului a cărei valoare maximă este egală cu forţa de aderenţă dintre pneu şi cale. Forţa de aderenţă reprezintă capacitatea maximă a drumului de a împinge autovehiculul în sensul de deplasare. Această capacitate se apreciază prin "factorul de propulsie" al căii de rulare denumit şi factor dinamic la limita de aderenţă dat de relaţia: ϕ ⋅ Z  − F a Dϕ 

=

în care: - coeficientul de aderenţă; Z - reacţiunea normală la puntea motoare.

14

Ga

In cadrul aplicatiei de va considera, pentru usurarea rezolvarii, valoarea reactiunii statice la puntea motoare data de urmatoarele relatii: - pentru autovehiculul cu punte motoare spate: Z= a Ga / L unde: L- ampatamentul autovehiculului; a- distanta de la axa puntii fata la centrul de masa al autovehiculului. - pentru autovehiculul cu punte motoare fata: Z= b Ga / L unde: b- distanta de la centrul de masa la axa puntii spate. - pentru autovehiculul cu ambele punti motoare: Z= Ga Reprezentarea grafică a curbelor D , în funcţie de viteza autovehiculului V a pentru diferite valori ale coeficientului de aderenţă reprezintă caracteristica de propulsie a drumului. Deplasarea autovehiculului se realizează pe intersecţia D ∩ Dϕ  . Pentru valori ale factorului dinamic D>D încărcarea autovehiculului se poate realiza până la nivelul lui D , altfel are loc patinarea roţilor. Pentru valori ale factorului dinamic D
Pentru determinarea vitezei maxime la deplasare pe un drum caracterizat prin ψ   1 se trasează o dreaptă de nivel de ordonata D = ψ   1 care intersectează curba factorului dinamic în punctul A. Abscisa acestui punct este viteza maximă ce o poate realiza autovehiculul pe drumul dat. Pentru un alt drum caracterizat prin coeficientul de rezistenţă ψ  2 se va obţine un alt punct de ordonată D = ψ  2 a cărei abscisă reprezintă viteza maximă a autovehiculului pe drumul respectiv.

Rezistenţa specifică maximă. Rezistenţa specifică maximă pe care poate să o învingă autovehiculul deplasându-se cu viteza V a se determină prin ridicarea unei verticale de pe axa absciselor din punctul care indică valoarea V a a vitezei, până intersectează curba factorului dinamic al treptei de viteză dorită în punctul B. Ordonata acestui punct D = ψ   reprezintă rezistenţa specifică maximă la viteza V a. Rezistenţa specifică maximă a drumului pe care se poate deplasa autovehiculul într-o treaptă de viteză dată se obţine prin trasarea tangentei orizontale la curba factorului dinamic corespunzătoare treptei de viteză considerată. Coordonatele punctului de tangenţă reprezintă rezistenţa specifică maximă, respectiv viteza de deplasare la care se poate realiza aceasta. In cazul când tangenta se duce la curba factorului dinamic al trptei a I-a atunci se obţine rezistenţ a specifică maximă posibil de depăşi t de catre autovehiculul dat.

Panta maximă. Din relaţia rezultă: p = D - f  Atunci când se cunosc D şi f se poate calcula panta p a drumului care poate fi urcată de autovehicul în condiţiile realizării factorului dinamic D. Pentru aceasta pe graficul caracteristicii se trasează o dreaptă de nivel la distanţa " f " faţă de ax absciselor. Din punctul de viteză V a de pe abscisă se ridică o verticală car intersectează atât orizontale dusă la înălţimea "f" în punctul C cât şi curba factorului dinamic a treptei de viteză considerată în punctul B. Segmentul de dreaptă BC cuprins între cele două puncte de intersecţie reprezintă panta maximă pe care se poate deplasa autovehiculul în condiţiile specificate. Panta maximă pe care se poate deplasa autovehiculul într-o treaptă de viteză aleasă corespunde factorului dinamic realizat la viteza critică, respectiv ordonata tangentei orizontale la curba factorului dinamic. Atunci când condiţia de aderenţă nu este satisfăcută în anumite trepte de viteză valorile factorului dinamic sunt limitate la valorile factorului de propulsie, iar indicii de performanţă se stabilesc funcţie de aceste valori.

3.2. - Modul de lucru. Aplicaţia cuprinde următoarele faze: culegerea datelor iniţiale, prezentarea elementelor cerute şi rezolvarea.

3.2.1. - Date iniţiale. Pentru reprezentarea caracteristicii dinamice a autovehiculului dat se folosesc următoarele date: caracteristica de tracţiune FR= f(V a) a autovehiculului , valorile forţei de rezistenţă a aerului F a = f (Va), greutatea totală a autovehiculului G a; distribuţia greutăţii pe punţile autovehiculului; ampatamentul L; coeficientul de rezistenţă la rulare f = 0,018 - 0,024; coeficientul de aderenţă = 0,7 - 0,8 pentru drum betonat în stare uscată şi = 0,35 pentru drum de beton în stare umedă; unghiul de înclinare a drumului faţă de orizontală α  = 0°; 3°; şi 5°.

3.2.2. - Date care se determină . In cadrul aplicaţiei se vor realiza următoarele: - graficele D = f (Va) şi D = f (Va) pentru drum uscat şi drum umed; - viteza maximă Vamax pe drum uscat şi umed pentru α  = 0°; 3°; şi 5° ; - rezistenţa specifică.maximă n/max pentru V a = 30; 60 - 90; 120; 150 Km/h; - panta maximă pmax pentru Va = 30; 60; 90; 120 -150 Km /h. 16

3.2.3.

- Rezolvare. Trasarea caracteristicii dinamice pentru o anumită treaptă

de viteză selectată cuprinde următoarele faze: - se stabilesc valorile forţei tangenţiale F R  corespunzătoare diferitelor valori ale vitezei de deplasare a autovehiculului V a din caracteristica de tracţiune; - se determină valoarea forţei de rezistenţă a aerului F a corespunzătoare valorilor vitezei V a considerată mai înainte; - se calculează factorul dinamic D. Pentru trasarea caracteristicii de propulsie a căii de rulare se parcurg următorii paşi: - se calculează reacţiunea normală "Z" a punţii motoare; - se calculează valorile factorului dinamic D pentru diverse valori ale coeficientului de aderenţă şi ale vitezei de deplasare a autovehiculul V a; - rezultatele obţinute se înscriu în tabel şi se reprezintă grafic suprapunându-se peste curbele de variaţie ale factorului dinamic D. Din graficul astfel obţinut se extrag caracteristicile de propulsie ale căilor de rulare determinate prin valorile coeficientului de aderenţă specificate ( = 0,8, = 0,35) având în vedere că deplasarea autovehiculului are loc numai pe mulţimea D ∩ Dϕ  . In figura este reprezentată caracteristica de propulsie a autovehiculului DACIA 1310 pe o cale de rulare cu = 0,35. Pentru determinarea vitezei maxime de deplasare a autovehiculului pe un drum caracterizat prin coeficientul de rezistenţă la rulare "f' şi panta "p" respectiv V = f + P se procedează astfel: - se trasează drepte de nivel de ordonata D = ψ   până intersectează curbe ale factorului dinamic D sau ale factorului de propulsie D 9; - se citesc valorile absciselor acestor puncte care reprezintă valoarea vitezelor  maxime căutate. Datele obţinute se înscriu în tabel. Tabelul 3.1: Valorile factorului dinamic a V a a t p a e r T

a V Ia a t p a e r T

D 0 0 1 , 0

1 0 1 , 0

3 0 1 , 0

4 0 1 , 0

4 0 1 , 0

5 0 1 , 0

5 0 1 , 0

6 0 1 , 0

6 0 1 , 0

6 0 1 , 0

6 0 1 , 0

5 0 1 , 0

5 0 1 , 0

4 0 1 , 0

3 0 1 , 0

2 0 1 , 0

1 0 1 , 0

9 9 0 , 0

8 9 0 , 0

6 9 0 , 0

4 9 0 , 0

2 9 0 , 0

9 8 0 , 0

7 8 0 , 0

4 8 0 , 0

1 8 0 , 0

8 7 0 , 0

5 7 0 , 0

a F ] N [

9 7 6 , 6

3 3 8 , 8

8 8 2 , 1 1

3 4 0 , 4 1

8 9 0 , 7 1

5 5 4 , 0 2

2 1 1 , 4 2

9 6 0 , 8 2

7 2 3 , 2 3

5 8 8 , 6 3

4 4 7 , 1 4

4 0 9 , 6 4

4 6 3 , 2 5

5 2 1 , 8 5

6 8 1 , 4 6

8 4 5 , 0 7

0 1 2 , 7 7

3 7 1 , 4 8

7 3 4 , 1 9

1 0 0 , 9 9

6 6 8 , 6 0 1

1 3 0 , 5 1 1

6 9 4 , 3 2 1

3 6 2 , 2 3 1

0 3 3 , 1 4 1

7 9 6 , 0 5 1

5 6 3 , 0 6 1

4 3 3 , 0 7 1

R F ] N [

7 6 , 5 2 6 1

3 6 , 9 4 6 1

7 0 , 1 7 6 1

9 9 , 9 8 6 1

9 3 , 6 0 7 1

6 2 , 0 2 7 1

1 6 , 1 3 7 1

4 4 , 0 4 7 1

5 7 , 6 4 7 1

3 5 , 0 5 7 1

0 8 , 1 5 7 1

3 5 , 0 5 7 1

5 7 , 6 4 7 1

4 4 , 0 4 7 1

1 6 , 1 3 7 1

6 2 , 0 2 7 1

9 3 , 6 0 7 1

9 9 , 9 8 6 1

7 0 , 1 7 6 1

3 6 , 9 4 6 1

7 6 , 5 2 6 1

8 1 , 9 9 5 1

7 1 , 0 7 5 1

4 6 , 8 3 5 1

8 5 , 4 0 5 1

0 0 , 8 6 4 1

0 9 , 8 2 4 1

8 2 , 7 8 3 1

a V ] h / m k [

2 5 , 6 2

0 5 , 0 3

7 4 , 4 3

5 4 , 8 3

3 4 , 2 4

1 4 , 6 4

9 3 , 0 5

6 3 , 4 5

4 3 , 8 5

2 3 , 2 6

0 3 , 6 6

7 2 , 0 7

5 2 , 4 7

3 2 , 8 7

1 2 , 2 8

9 1 , 6 8

6 1 , 0 9

4 1 , 4 9

2 1 , 8 9

0 1 , 2 0 1

7 0 , 6 0 1

5 0 , 0 1 1

3 0 , 4 1 1

1 0 , 8 1 1

9 9 , 1 2 1

6 9 , 5 2 1

4 9 , 9 2 1

2 9 , 3 3 1

D 3 2 ,1 0

5 2 ,1 0

6 2 ,1 0

7 2 ,1 0

8 2 ,1 0

9 2 ,1 0

0 3 ,1 0

0 3 ,1 0

1 3 ,1 0

1 3 ,1 0

1 3 ,1 0

0 3 ,1 0

0 3 ,1 0

9 2 ,1 0

8 2 ,1 0

7 2 ,1 0

5 2 ,1 0

4 2 ,1 0

2 2 ,1 0

0 2 ,1 0

8 1 ,1 0

5 1 ,1 0

3 1 ,1 0

0 1 ,1 0

7 0 ,1 0

3 0 ,1 0

0 0 ,1 0

6 9 ,0 0

a F ] N [

7 9 ,5 5

2 0 ,4 7

9 5 ,4 9

8 6 ,7 1 1

9 2 ,3 4 1

2 4 ,1 7 1

6 0 ,2 0 2

2 2 ,5 3 2

1 9 ,0 7 2

1 1 ,9 0 3

3 8 ,9 4 3

7 0 ,3 9 3

2 8 ,8 3 4

0 1 ,7 8 4

9 8 ,7 3 5

1 2 ,1 9 5

4 0 ,7 4 6

9 3 ,5 0 7

6 2 ,6 6 7

5 6 ,9 2 8

6 5 ,5 9 8

8 9 ,3 6 9

3 9 ,4 3 0 1

9 3 ,8 0 1 1

8 3 ,4 8 1 1

8 8 ,2 6 2 1

0 9 ,3 4 3 1

4 4 ,7 2 4 1

R F ] N [

8 3 , 3 9 9 1

6 7 , 2 2 0 2

5 0 , 9 4 0 2

5 2 , 2 7 0 2

6 3 , 2 9 0 2

7 3 , 9 0 1 2

9 2 , 3 2 1 2

2 1 , 4 3 1 2

5 8 , 1 4 1 2

9 4 , 6 4 1 2

3 0 , 8 4 1 2

9 4 , 6 4 1 2

5 8 , 1 4 1 2

2 1 , 4 3 1 2

9 2 , 3 2 1 2

7 3 , 9 0 1 2

6 3 , 2 9 0 2

5 2 , 2 7 0 2

5 0 , 9 4 0 2

6 7 , 2 2 0 2

8 3 , 3 9 9 1

0 9 , 0 6 9 1

3 3 , 5 2 9 1

6 6 , 6 8 8 1

0 9 , 4 4 8 1

5 0 , 0 0 8 1

1 1 , 2 5 7 1

7 0 , 1 0 7 1

a V ] h / m k [

3 6 , 1 2

7 8 , 4 2

1 1 , 8 2

6 3 , 1 3

0 6 , 4 3

5 8 , 7 3

9 0 , 1 4

3 3 , 4 4

8 5 , 7 4

2 8 , 0 5

7 0 , 4 5

1 3 , 7 5

5 5 , 0 6

0 8 , 3 6

4 0 , 7 6

9 2 , 0 7

3 5 , 3 7

7 7 , 6 7

2 0 , 0 8

6 2 , 3 8

1 5 , 6 8

5 7 , 9 8

9 9 , 2 9

4 2 , 6 9

8 4 , 9 9

3 7 , 2 0 1

7 9 , 5 0 1

1 2 , 9 0 1

17

a -I II -a a t p a e r T

a -I Ia a t p a e r T

a -I a t p a e r T

D 1 7 1 , 0

3 7 1 , 0

5 7 1 , 0

7 7 1 , 0

9 7 1 , 0

0 8 1 , 0

1 8 1 , 0

2 8 1 , 0

2 8 1 , 0

3 8 1 , 0

3 8 1 , 0

2 8 1 , 0

2 8 1 , 0

1 8 1 , 0

0 8 1 , 0

8 7 1 , 0

6 7 1 , 0

4 7 1 , 0

2 7 1 , 0

0 7 1 , 0

7 6 1 , 0

4 6 1 , 0

0 6 1 , 0

7 5 1 , 0

3 5 1 , 0

9 4 1 , 0

4 4 1 , 0

9 3 1 , 0

a F ] N [

5 6 1 , 4

9 0 5 , 5

9 3 0 , 7

8 5 7 , 8

3 6 6 , 0 1

6 5 7 , 2 1

7 3 0 , 5 1

5 0 5 , 7 1

0 6 1 , 0 2

3 0 0 , 3 2

4 3 0 , 6 2

1 5 2 , 9 2

7 5 6 , 2 3

9 4 2 , 6 3

9 2 0 , 0 4

7 9 9 , 3 4

2 5 1 , 8 4

4 9 4 , 2 5

4 2 0 , 7 5

1 4 7 , 1 6

6 4 6 , 6 6

8 3 7 , 1 7

8 1 0 , 7 7

5 8 4 , 2 8

9 3 1 , 8 8

1 8 9 , 3 9

1 1 0 , 0 0 1

8 2 2 , 6 0 1

R F ] N [

0 5 , 7 6 7 2

0 3 , 8 0 8 2

0 8 , 4 4 8 2

1 0 , 7 7 8 2

2 9 , 4 0 9 2

4 5 , 8 2 9 2

7 8 , 7 4 9 2

0 9 , 2 6 9 2

3 6 , 3 7 9 2

8 0 , 0 8 9 2

2 2 , 2 8 9 2

8 0 , 0 8 9 2

3 6 , 3 7 9 2

0 9 , 2 6 9 2

7 8 , 7 4 9 2

4 5 , 8 2 9 2

2 9 , 4 0 9 2

1 0 , 7 7 8 2

0 8 , 4 4 8 2

0 3 , 8 0 8 2

0 5 , 7 6 7 2

1 4 , 2 2 7 2

3 0 , 3 7 6 2

5 3 , 9 1 6 2

7 3 , 1 6 5 2

0 1 , 9 9 4 2

4 5 , 2 3 4 2

8 6 , 1 6 3 2

a V ] h / m k [ D

8 5 , 5 1

1 9 , 7 1

5 2 , 0 2

9 5 , 2 2

2 9 , 4 2

6 2 , 7 2

0 6 , 9 2

3 9 , 1 3

7 2 , 4 3

1 6 , 6 3

4 9 , 8 3

8 2 , 1 4

2 6 , 3 4

5 9 , 5 4

9 2 , 8 4

3 6 , 0 5

6 9 , 2 5

0 3 , 5 5

4 6 , 7 5

7 9 , 9 5

1 3 , 2 6

5 6 , 4 6

8 9 , 6 6

2 3 , 9 6

6 6 , 1 7

9 9 , 3 7

3 3 , 6 7

7 6 , 8 7

3 5 ,2 0

7 5 ,2 0

0 6 ,2 0

3 6 ,2 0

5 6 ,2 0

7 6 ,2 0

9 6 ,2 0

0 7 ,2 0

0 7 ,2 0

1 7 ,2 0

1 7 ,2 0

0 7 ,2 0

9 6 ,2 0

8 6 ,2 0

6 6 ,2 0

4 6 ,2 0

2 6 ,2 0

9 5 ,2 0

5 5 ,2 0

1 5 ,2 0

7 4 ,2 0

3 4 ,2 0

8 3 ,2 0

2 3 ,2 0

6 2 ,2 0

0 2 ,2 0

3 1 ,2 0

6 0 ,2 0

a F ] N [

4 3 , 6

9 3 , 8

2 7 , 0 1

3 3 , 3 1

3 2 , 6 1

2 4 , 9 1

9 8 , 2 2

5 6 , 6 2

9 6 , 0 3

2 0 , 5 3

3 6 , 9 3

3 5 , 4 4

2 7 , 9 4

9 1 , 5 5

4 9 , 0 6

8 9 , 6 6

1 3 , 3 7

2 9 , 9 7

2 8 , 6 8

0 0 , 4 9

6 4 , 1 0 1

2 2 , 9 0 1

5 2 , 7 1 1

8 5 , 5 2 1

9 1 , 4 3 1

8 0 , 3 4 1

6 2 , 2 5 1

2 7 , 1 6 1

R F ] N [

7 8 , 2 0 1 4

5 3 , 3 6 1 4

7 4 , 7 1 2 4

2 2 , 5 6 2 4

0 6 , 6 0 3 4

2 6 , 1 4 3 4

6 2 , 0 7 3 4

5 5 , 2 9 3 4

6 4 , 8 0 4 4

1 0 , 8 1 4 4

0 2 , 1 2 4 4

1 0 , 8 1 4 4

6 4 , 8 0 4 4

5 5 , 2 9 3 4

6 2 , 0 7 3 4

2 6 , 1 4 3 4

0 6 , 6 0 3 4

2 2 , 5 6 2 4

7 4 , 7 1 2 4

5 3 , 3 6 1 4

7 8 , 2 0 1 4

2 0 , 6 3 0 4

1 8 , 2 6 9 3

3 2 , 3 8 8 3

8 2 , 7 9 7 3

6 9 , 4 0 7 3

8 2 , 6 0 6 3

3 2 , 1 0 5 3

a V ] h / m k [ D

1 ,5 0 1

8 ,0 2 1

6 ,6 3 1

4 ,2 5 1

1 ,8 6 1

9 ,3 8 1

6 ,9 9 1

4 ,5 1 2

2 ,1 3 2

9 ,6 4 2

7 ,2 6 2

4 ,8 7 2

2 ,4 9 2

0 ,0 1 3

7 ,5 2 3

5 ,1 4 3

2 ,7 5 3

0 ,3 7 3

8 ,8 8 3

5 ,4 0 4

3 ,0 2 4

1 ,6 3 4

8 ,1 5 4

6 ,7 6 4

3 ,3 8 4

1 ,9 9 4

9 ,4 1 5

6 ,0 3 5

2 5 ,4 0

8 5 ,4 0

4 6 ,4 0

0 7 ,4 0

4 7 ,4 0

8 7 ,4 0

1 8 ,4 0

3 8 ,4 0

5 8 ,4 0

6 8 ,4 0

6 8 ,4 0

6 8 ,4 0

5 8 ,4 0

3 8 ,4 0

0 8 ,4 0

7 7 ,4 0

3 7 ,4 0

9 6 ,4 0

3 6 ,4 0

7 5 ,4 0

0 5 ,4 0

3 4 ,4 0

5 3 ,4 0

6 2 ,4 0

6 1 ,4 0

6 0 ,4 0

5 9 ,3 0

3 8 ,3 0

a F ] N [

6 6 , 1

9 1 , 2

0 8 , 2

8 4 , 3

4 2 , 4

7 0 , 5

8 9 , 5

6 9 , 6

2 0 , 8

5 1 , 9

6 3 , 0 1

4 6 , 1 1

9 9 , 2 1

2 4 , 4 1

2 9 , 5 1

0 5 , 7 1

5 1 , 9 1

8 8 , 0 2

8 6 , 2 2

6 5 , 4 2

1 5 , 6 2

3 5 , 8 2

3 6 , 0 3

1 8 , 2 3

6 0 , 5 3

8 3 , 7 3

8 7 , 9 3

5 2 , 2 4

R F ] N [

0 5 , 5 1 3 7

4 3 , 3 2 4 7

3 8 , 9 1 5 7

6 9 , 4 0 6 7

5 7 , 8 7 6 7

8 1 , 1 4 7 7

6 2 , 2 9 7 7

0 0 , 2 3 8 7

7 3 , 0 6 8 7

0 4 , 7 7 8 7

8 0 , 3 8 8 7

0 4 , 7 7 8 7

7 3 , 0 6 8 7

0 0 , 2 3 8 7

6 2 , 2 9 7 7

8 1 , 1 4 7 7

5 7 , 8 7 6 7

6 9 , 4 0 6 7

3 8 , 9 1 5 7

4 3 , 3 2 4 7

0 5 , 5 1 3 7

0 3 , 6 9 1 7

6 7 , 5 6 0 7

6 8 , 3 2 9 6

2 6 , 0 7 7 6

2 0 , 6 0 6 6

7 0 , 0 3 4 6

7 7 , 2 4 2 6

a V ] /h m k [

9 8 , 5

8 7 , 6

6 6 , 7

4 5 , 8

3 4 , 9

1 3 , 0 1

0 2 , 1 1

8 0 , 2 1

6 9 , 2 1

5 8 , 3 1

3 7 , 4 1

2 6 , 5 1

0 5 , 6 1

8 3 , 7 1

7 2 , 8 1

5 1 , 9 1

4 0 , 0 2

2 9 , 0 2

0 8 , 1 2

9 6 , 2 2

7 5 , 3 2

6 4 , 4 2

4 3 , 5 2

2 2 , 6 2

1 1 , 7 2

9 9 , 7 2

8 8 , 8 2

6 7 , 9 2

18

Ca racteristica dinami 0,600 0,500 Treapta I

0,400

Treapta II Treapta III

D0,300

Treapta IV

0,200

Treapta V/ V

0,100 0,000 0

50 Va [km/h 100

150

Valorile vitezei maxime Tabelul 3.3

Felul drumului

Coeficientul

Va max α  = 0

f 

Treapta de viteze

α  = 3



Va

Treapta de viteze

[km/h] Drum din beton 0,013-0,018 -stare uscata

-stare umeda

0,018-0,020

α  = 5



Va

Treapta de viteze

[km/h]



Va [km/h]

III

78,66

III

78,55

III

78,36

IV

109,2 1

IV

109,0 6

IV

108,79

V

133,9 1

V

133,7 2

V

133,4

III

99,63 6

III

99,46

III

99,25

19

IV

138,3 3

IV

138,1 4

IV

137,8

V

169,6 1

V

169,3 7

V

168,97

Pentru determinarea rezistentei specifice maxime se parcurg urmatorii pasi: -se ridica drepte verticale din punctele corespunzatoare valorilor vitezei Va , alese, pana intersecteaza curbele D sau D ; -se citesc ordonatele acestor puncte care reprezinta ψ  max cautate. Valorile maxime ale coeficientului de rezistenta ψ  max Tabelul 3.4 Viteza autovehiculului [km/h] Coeficientul de rezistenta ψ  max

30

60

90

120

150

180

210

240

0,383

0,251

0,115

0,087

0,061

0

0

0

Pentru determinarea pantei maxime se procedeaza astfel: -se traseaza o dreapta de nivel la inaltimea „f” fata de axa absciselor; -se ridica drepte verticale din punctele corespunzatoare valorilor vitezei Va , date, pana la intersectia cu curba D respectiv D ; -se calculeaza diferenta D(D )-f=p.

Valoarea pantei maxime Tabelul 3.5 Viteza 30 60 autovehiculului [km/h] Panta maxima 0,368 0,236 % Unghiul de inclinare α  0 0 grd 

90

120

150

180

210

240

0,100

0,072

0,046

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3.3 Concluzii. Se fac aprecieri asupra posibilitatii de folosire a puterii dezvoltate de motor in cazul deplasarii autovehiculului pe calea de rulare indicata si influenta aderentei asupra capacitatii de deplasare pe drumuri in panta. Se intocmeste un referat care sa contina caracteristicile trasate si observatiile facute.

20

Valoarea factorului dinamic la limita de aderenta Tabelul 3.2 Va [km/h] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

0,1

0,2

0,3

Coeficientul de aderenta 0,35 0,4 0,5

0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,04 0,04 0,04 0,03 0,02 0,02 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,11 0,11 0,11 0,11 0,10 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 0,08 0,07 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02

0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,15 0,15 0,14 0,14 0,13 0,13 0,12 0,11 0,10 0,10 0,09 0,08

0,19 0,19 0,19 0,19 0,18 0,18 0,18 0,18 0,17 0,17 0,16 0,15 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10

0,22 0,22 0,22 0,21 0,21 0,21 0,21 0,20 0,20 0,19 0,19 0,18 0,17 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13

21

0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,26 0,26 0,26 0,25 0,25 0,24 0,24 0,23 0,22 0,21 0,20 0,20 0,19

0,6

0,7

0,8

0,33 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,31 0,31 0,31 0,30 0,30 0,29 0,28 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24

0,38 0,38 0,38 0,38 0,37 0,37 0,37 0,36 0,36 0,36 0,35 0,34 0,34 0,33 0,32 0,31 0,30 0,29

0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,42 0,42 0,41 0,41 0,40 0,40 0,39 0,38 0,38 0,37 0,36 0,35

Caracteristica dinamica Treapta I

0,600

Treapta II Treapta III

0,500

Treapta IV Treapta V/VI

0,400

f1 f2

0,300

f3

D

f4

0,200

f5 f6

0,100

f7 f8

0,000 0

50

100

150

200

f9

Va [km/h]

-0,100

Caracteristica dinamica 0,200

0,150

Treapta III Treapta IV Treapta V/VI

0,100

f1

D

f2 0,050

f3 f4

0,000 0,000 -0,050

50,000

100,000

150,000

200,000

Va [km/h]

4. DETERMINAREA ACCELERAŢIEI AUTOVEHICULELOR  22

4.1. - Scopul şi conţinutul aplicaţiei în cadrul aplicaţiei se vor trasa grafice de variaţie ale acceleraţiei "a" şi ale inversului acceleraţiei " l/a" funcţie de viteza V a de deplasare a autovehicului folosind caracteristica de propulsie. Calităţile dinamice ale autovehiculului se pot aprecia prin capacitatea de demarare. Demarajul reprezintă procesul de creştere a vitezei autovehiculului la por nirea de pe loc sau la depăşirea altui autovehicul în timpul circulaţiei pe drumurile publice. Procesul de demarare este caracterizat prin : acceleraţia de demaraj acceleraţia cu care autovehiculul părăseşte starea de repaus pentru a ajunge la o anumită viteză V a; timpul de demaraj - timpul necesar creşterii vitezei autovehiculului de la zero la o valoare V a (de regulă V a = 100 Km/h) sau timpul necesar pentru parcurgerea unei anumite distanţe "S" de la pornirea de pe loc (în mod obişnuit se au în vedere două valori S = 400 m şi S = 1000 m); timpul de repriză - timpul necesar creşterii vitezei autovehiculului de la valoare Vai la o valoare Va 2 ( de obicei Vai = 40; 60; 90 Km/h iar Va 2 = 60; 90; 120; 160 Km/h) într-o anumită treaptă de viteză; - spaţiul de demaraj - spaţiul parcurs de autovehicul în timpul demarajului. Acceleraţia de demaraj se poate studia cu ajutorul caracteristicii dinamice a autovehiculului. Se cunoaşte că factorul dinamic D este dat de relaţia: F  − F a δ  dv δ  dv D= R = f  cos α  + sin α  + i ⋅ ≅ ψ  + i ⋅ Ga g  dt  g  dt  unde : FR – forta tangentiala dezvoltata de motor la roata; Fa – forta de rezistenta datorata aerului; Ga – greutatea autovehiculului; f – coeficientul de rezistenta la rulare; α  - unghiul de inclinare fata de orizontala a caii de rulare; δ   i - coeficientul de influenta al maselor in miscare de rotatie asupra maselor in miscare de translatie ale autovehiculelor. Acesasta se calculeaza cu relatia: δ λ  = l  + λ i + ξ  unde : λ i

⋅

=

2

J m η tr  itri ⋅

in care:

2

ma r r  ⋅

Jm – este mometul de inertie al mecanismului motor, inclusiv volantul, redus la arborele cotit; η tr  - randamentul mecanic global al transmisiei autovehiculului ( η tr  =0,91-0,93 pentru

autoturisme); itri – raportul total de transmitere; itri=i0 *icvi; i0 - raportul de transmitere in cutia de viteze pentru treapta selectata; rr – raza de rulare a rotilor motoare; ma – masa automobilului; ma=Ga/g; n

∑ J 

R

ξ  =

1

JR – momentul de inertie al unei roti a autovehiculului;

ma ⋅ r r 2

n – numarul de roti ale autovehiculului.

Din relatie se scrie :

a

= dv = ( D −ψ ) ⋅ dt 

g 

δ i

Prin urmare acceleraţia autovehiculului în timpul deplasării este direct proporţională cu D -ψ   şi invers proporţională cu δ   i . Dacă se cunoaşte valoare curentă a factorului D din 23

caracteristica de propulsie se poate calcula accelerat autovehiculului cu ajutorul realaţiei. Este de remarcat că accelerat autovehiculului în mişcarea de translaţie pe calea orizontală este realizată numai de forţa de propulsie, adică de reacţiunea tangenţială a căii de rulare asupra roţile motoare ceea ce înseamnă că în relaţia se vor introduce valorile lui D sau D după cum este satisfăcută condiţia de aderenţă. Intrucât valoarea factorului dinamic D care asigură propulsia variază funcţi de viteză V a de deplasare a autovehiculului şi treapta de viteză selectată rezultă că si acceleraţia va depinde de aceşti factori. Pentru exemplificare în figura este reprezentată diagrama acceleraţiei autoturismului DACIA 1310 funcţie de viteză în cazul deplasării pe un drum orizontal din beton în stare uscată (cp = 0,7) iar în cealaltă figura diagrama acceleraţiei pentru acelaşi autoturism în cazul deplasării pe un drum orizontal din beton în stare umedă (cp = 0,35). Se poate observa că în cazul asigurării aderenţei acceleraţia autovehiculului are valori diferite pentru fiecare treaptă de viteză selectată şi variază funcţie de viteză V a în cazul neasigurării aderenţei acceleraţia se menţine aproape constantă pe intreg intervalul de valori ale vitezei de deplasare Va in care nu este satisfacuta aderenta.

4.2 - Modul de lucru. 24

Fazele de desfăşurare a aplicaţiei sunt:culegerea datelor iniţiale, precizarea elementelor  cerute şi rezolvarea aplicaţiei.

4.2.1-Date iniţiale. In vederea realizării aplicaţiei se culeg următoarele date: -variaţia factorului dinamic D respectiv D funcţie de viteza Va a autovehiculului (din caracteristica de propulsie); masa autovehiculului m a; (ma = Ga/g); coeficientul de rezistenţă al drumului ; ( ψ   = f + p) - pentru felul şi starea drumului considerat. -momentul de inerţie al mecanismului motor inclusiv volantul (pentru autoturisme J m = 0,02 - 0,07 Kg m 2); momentul de inerţie at roţii J R  (pentru autoturisme Jr = 0,2 - 0,6 Kg – m 2) raportul de transmitere al transmisiei centrale; i0 raportul de transmitere în cutia de viteze pentru fiecare treaptă de viteză i cvi; raza de rulare a roţilor motoare; r r  randamentul global al transmisiei autovehiculului η tr  .

4.2.2. - Date care se cer. In cadrul aplicaţiei se vor trasa următoarele: graficele de variaţie a acceleraţiei autovehiculului funcţie de viteza V a la deplasare pe drum orizontal, din beton şi în stare uscată, = 0,7 - 0,8; în stare umedă; =0,35 ; în pantă α  = 5° cu = 0,7. graficele de variaţii ale inversului acceleraţiei "1/a" funcţie de viteza V a pentru aceleaşi categorii de drum. Reprezentarea se face pe hârtie milimetrică pe format de mărimea minimă A5. Pentru exemplificare în figura s-a reprezentat diagrama de variaţie a raportului "l/a" funcţie de viteză pentru autoturismul DACIA 1310 la deplasarea pe un drum orizontal din beton în stare uscată. Intrucât la viteze mari apropiate de viteza maximă acceleraţia este foarte mică tinzând către zero, reprezentarea raportului "l/a" = f (V a) se limitează la valoarea vitezei V a=0,9Vamax.

4.2.3. - Rezolvare. - Pentru trasarea diagramelor a = f (V a) şi l/a = f (V a) se parcurg următorii paşi: - se aleg, din documentaţia tehnică dată, valorile mărimilor indicate la pct. 4.2.1; 25

se calculează coeficienţii λ i , şi δ   cu ajutorul relaţiilor; se aleg valorile coeficientului în funcţie de drumul considerat ( α  α  =0,35; f =0,018 - 0,024; = 0° şi = 5°,

= 0,7 -0,8 şi

se extrag valorile factorului dinamic D din diagramele D = f (V a) pentru fiecare categorie de drum şi treaptă de viteză în parte; - se calculează acceleraţia "a" şi raportul "l/a" folosind relaţia. - se reprezintă diagramele funcţiilor a = f (V a) şi l/a = f (Va); Rezultatele obţinute se trec în tabelul 4.1. Se va întocmi câte un tabel pentru fiecare stare a drumului şi înclinare a căii de rulare. 4.3. – Concluzii. Se fac aprecieri privind capacitatea de demarare a autovehiculului la deplasarea pe un drum orizontal şi pe drum în pantă când suprafaţa căii de rulare este uscată şi când este umedă. Se întocmeşte un referat care să cuprindă graficele trasate şi concluziile executantului. a V -a a t p a e r T

a V Ia a t p a e r T

a -I II -a a t p a e r T

a l/] m / s[

2 4 , 3

9 2 , 3

8 1 , 3

9 0 , 3

3 0 , 3

7 9 , 2

4 9 , 2

1 9 , 2

1 9 , 2

1 9 , 2

3 9 , 2

6 9 , 2

0 0 , 3

6 0 , 3

4 1 , 3

4 2 , 3

6 3 , 3

1 5 , 3

0 7 , 3

3 9 , 3

1 2 , 4

8 5 , 4

5 0 , 5

9 6 , 5

a ]s / [m

9 2 , 0

0 ,3 0

1 ,3 0

2 ,3 0

3 ,3 0

4 ,3 0

4 ,3 0

4 3 , 0

4 ,3 0

4 3 , 0

4 ,3 0

4 3 , 0

3 ,3 0

3 3 , 0

2 ,3 0

1 3 , 0

0 ,3 0

8 2 , 0

7 ,2 0

5 2 , 0

4 ,2 0

2 2 , 0

0 ,2 0

D

0 0 ,1 0

1 0 ,1 0

3 0 ,1 0

4 0 ,1 0

4 0 ,1 0

5 0 ,1 0

5 0 ,1 0

6 0 ,1 0

6 0 ,1 0

6 0 ,1 0

6 0 ,1 0

5 0 ,1 0

5 0 ,1 0

4 0 ,1 0

3 0 ,1 0

2 0 ,1 0

1 0 ,1 0

9 9 ,0 0

8 9 ,0 0

6 9 ,0 0

4 9 ,0 0

2 9 ,0 0

a V ] /h m [k

2 5 , 6 2

0 5 , 0 3

7 4 , 4 3

5 4 , 8 3

3 4 , 2 4

1 4 , 6 4

9 3 , 0 5

6 3 , 4 5

4 3 , 8 5

2 3 , 2 6

0 3 , 6 6

7 2 , 0 7

5 2 , 4 7

3 2 , 8 7

1 2 , 2 8

9 1 , 6 8

6 1 , 0 9

4 1 , 4 9

2 1 , 8 9

0 1 , 2 0 1

7 0 , 6 0 1

/a l] /m s[

3 0 , 2

7 9 , 1

2 9 , 1

8 8 , 1

4 8 , 1

2 8 , 1

0 8 , 1

8 7 , 1

8 7 , 1

7 7 , 1

8 7 , 1

9 7 , 1

1 8 , 1

3 8 , 1

6 8 , 1

0 9 , 1

4 9 , 1

0 0 , 2

6 0 , 2

4 1 , 2

]a s/ m [

9 4 , 0

1 5 , 0

2 5 , 0

3 5 , 0

4 5 , 0

5 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

5 5 , 0

5 5 , 0

4 5 , 0

3 5 , 0

2 5 , 0

0 5 , 0

9 4 , 0

D

3 2 1 , 0

5 2 1 , 0

6 2 1 , 0

7 2 1 , 0

8 2 1 , 0

9 2 1 , 0

0 3 1 , 0

0 3 1 , 0

1 3 1 , 0

1 3 1 , 0

1 3 1 , 0

0 3 1 , 0

0 3 1 , 0

9 2 1 , 0

8 2 1 , 0

7 2 1 , 0

5 2 1 , 0

4 2 1 , 0

a V ] /h m [k

3 6 , 1 2

7 8 , 4 2

1 1 , 8 2

6 3 , 1 3

0 6 , 4 3

5 8 , 7 3

9 0 , 1 4

3 3 , 4 4

8 5 , 7 4

2 8 , 0 5

7 0 , 4 5

1 3 , 7 5

5 5 , 0 6

0 8 , 3 6

4 0 , 7 6

9 2 , 0 7

3 5 , 3 7

a /l ] /m s[

9 0 , 1

7 0 , 1

4 0 , 1

3 0 , 1

1 0 , 1

0 0 , 1

9 9 , 0

8 9 , 0

8 9 , 0

8 9 , 0

8 9 , 0

8 9 , 0

9 9 , 0

9 9 , 0

0 0 , 1

2 0 , 1

a ]s / m [

2 ,9 0

4 ,9 0

6 ,9 0

7 ,9 0

9 ,9 0

0 ,0 1

1 ,0 1

2 ,0 1

2 ,0 1

2 ,0 1

2 ,0 1

2 ,0 1

1 ,0 1

1 ,0 1

0 ,0 1

D

1 7 1 , 0

3 7 1 , 0

5 7 1 , 0

7 7 1 , 0

9 7 1 , 0

0 8 1 , 0

1 8 1 , 0

2 8 1 , 0

2 8 1 , 0

3 8 1 , 0

3 8 1 , 0

2 8 1 , 0

2 8 1 , 0

1 8 1 , 0

0 8 1 , 0

26

Tabelul 4.1 7 5 , 6

6 8 , 7

4 9 , 9

2 8 , 3 1

8 1 , 0

5 ,1 0

3 1 , 0

0 ,1 0

7 0 , 0

9 8 ,0 0

7 8 ,0 0

4 8 ,0 0

1 8 ,0 0

8 7 ,0 0

5 7 ,0 0

5 0 , 0 1 1

3 0 , 4 1 1

1 0 , 8 1 1

9 9 , 1 2 1

6 9 , 5 2 1

4 9 , 9 2 1

2 9 , 3 3 1

3 2 , 2

5 3 , 2

8 4 , 2

5 6 , 2

5 8 , 2

1 1 , 3

3 4 , 3

6 8 , 3

7 4 , 0

5 4 , 0

3 4 , 0

0 4 , 0

8 3 , 0

5 3 , 0

2 3 , 0

9 2 , 0

6 2 , 0

2 2 1 , 0

0 2 1 , 0

8 1 1 , 0

5 1 1 , 0

3 1 1 , 0

0 1 1 , 0

7 0 1 , 0

3 0 1 , 0

0 0 1 , 0

6 9 0 , 0

7 7 , 6 7

2 0 , 0 8

6 2 , 3 8

1 5 , 6 8

5 7 , 9 8

9 9 , 2 9

4 2 , 6 9

8 4 , 9 9

3 7 , 2 0 1

7 9 , 5 0 1

1 2 , 9 0 1

3 0 , 1

5 0 , 1

7 0 , 1

0 1 , 1

3 1 , 1

7 1 , 1

1 2 , 1

6 2 , 1

2 3 , 1

9 3 , 1

7 4 , 1

6 5 , 1

8 ,9 0

7 ,9 0

5 ,9 0

3 ,9 0

1 ,9 0

8 ,8 0

6 ,8 0

3 ,8 0

9 ,7 0

6 ,7 0

2 ,7 0

8 ,6 0

4 ,6 0

8 7 1 , 0

6 7 1 , 0

4 7 1 , 0

2 7 1 , 0

0 7 1 , 0

7 6 1 , 0

4 6 1 , 0

0 6 1 , 0

7 5 1 , 0

3 5 1 , 0

9 4 1 , 0

4 4 1 , 0

9 3 1 , 0

a -I Ia a t p a e r T

a -I a t p a e r T

a V ] h / m k [

8 ,5 5 1

1 9 , 7 1

5 2 , 0 2

9 5 , 2 2

2 9 , 4 2

6 2 , 7 2

0 6 , 9 2

3 ,9 1 3

7 2 , 4 3

1 ,6 6 3

4 9 , 8 3

8 ,2 1 4

2 6 , 3 4

5 ,9 5 4

9 2 , 8 4

3 ,6 0 5

6 9 , 2 5

0 ,3 5 5

4 6 , 7 5

7 ,9 9 5

1 3 , 2 6

5 ,6 4 6

8 9 , 6 6

2 ,3 9 6

6 6 , 1 7

9 ,9 3 7

3 3 , 6 7

7 ,6 8 7

a l/] m / s[

1 6 , 0

0 6 , 0

9 5 , 0

8 5 , 0

7 5 , 0

7 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

5 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

6 5 , 0

7 5 , 0

7 5 , 0

8 5 , 0

9 5 , 0

0 6 , 0

1 6 , 0

3 6 , 0

4 6 , 0

6 6 , 0

8 6 , 0

1 7 , 0

4 7 , 0

7 7 , 0

1 8 , 0

a ]s / m [

5 6 , 1

8 6 , 1

1 7 , 1

3 7 , 1

5 7 , 1

7 7 , 1

8 7 , 1

9 7 , 1

0 8 , 1

0 8 , 1

0 8 , 1

0 8 , 1

9 7 , 1

8 7 , 1

6 7 , 1

4 7 , 1

2 7 , 1

9 6 , 1

6 6 , 1

3 6 , 1

9 5 , 1

5 5 , 1

1 5 , 1

6 4 , 1

1 4 , 1

5 3 , 1

9 2 , 1

3 2 , 1

D

3 5 2 , 0

7 5 2 , 0

0 6 2 , 0

3 6 2 , 0

5 6 2 , 0

7 6 2 , 0

9 6 2 , 0

0 7 2 , 0

0 7 2 , 0

1 7 2 , 0

1 7 2 , 0

0 7 2 , 0

9 6 2 , 0

8 6 2 , 0

6 6 2 , 0

4 6 2 , 0

2 6 2 , 0

9 5 2 , 0

5 5 2 , 0

1 5 2 , 0

7 4 2 , 0

3 4 2 , 0

8 3 2 , 0

2 3 2 , 0

6 2 2 , 0

0 2 2 , 0

3 1 2 , 0

6 0 2 , 0

a V ] h / m k [

1 5 , 0 1

8 0 , 2 1

6 6 , 3 1

4 2 , 5 1

1 8 , 6 1

9 3 , 8 1

6 9 , 9 1

4 5 , 1 2

2 1 , 3 2

9 6 , 4 2

7 2 , 6 2

4 8 , 7 2

2 4 , 9 2

0 0 , 1 3

7 5 , 2 3

5 1 , 4 3

2 7 , 5 3

0 3 , 7 3

8 8 , 8 3

5 4 , 0 4

3 0 , 2 4

1 6 , 3 4

8 1 , 5 4

6 7 , 6 4

3 3 , 8 4

1 9 , 9 4

9 4 , 1 5

6 0 , 3 5

/a l] m / s[

9 2 , 0

9 2 , 0

8 2 , 0

8 2 , 0

8 2 , 0

8 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

7 2 , 0

8 2 , 0

8 2 , 0

8 2 , 0

9 2 , 0

9 2 , 0

9 2 , 0

0 3 , 0

1 3 , 0

2 3 , 0

2 3 , 0

3 3 , 0

4 3 , 0

6 3 , 0

a ]s / m [

0 4 , 3

6 4 , 3

1 5 , 3

6 5 , 3

0 6 , 3

3 6 , 3

6 6 , 3

8 6 , 3

0 7 , 3

1 7 , 3

1 7 , 3

1 7 , 3

0 7 , 3

8 6 , 3

6 6 , 3

3 6 , 3

9 5 , 3

5 5 , 3

0 5 , 3

5 4 , 3

9 3 , 3

2 3 , 3

5 2 , 3

7 1 , 3

9 0 , 3

0 0 , 3

0 9 , 2

0 8 , 2

D

2 5 4 , 0

8 5 ,4 0

4 6 ,4 0

0 7 ,4 0

4 7 ,4 0

8 7 ,4 0

1 8 ,4 0

3 8 4 , 0

5 8 ,4 0

6 8 4 , 0

6 8 ,4 0

6 8 4 , 0

5 8 ,4 0

3 8 4 , 0

0 8 ,4 0

7 7 4 , 0

3 7 ,4 0

9 6 4 , 0

3 6 ,4 0

7 5 4 , 0

0 5 ,4 0

3 4 4 , 0

5 3 ,4 0

6 2 4 , 0

6 1 ,4 0

6 0 4 , 0

5 9 ,3 0

3 8 3 , 0

a V ] h / m k [

9 8 , 5

8 7 , 6

6 6 , 7

4 5 , 8

3 4 , 9

1 3 , 0 1

0 2 , 1 1

8 0 , 2 1

6 9 , 2 1

5 8 , 3 1

3 7 , 4 1

2 6 , 5 1

0 5 , 6 1

8 3 , 7 1

7 2 , 8 1

5 1 , 9 1

4 0 , 0 2

2 9 , 0 2

0 8 , 1 2

9 6 , 2 2

7 5 , 3 2

6 4 , 4 2

4 3 , 5 2

2 2 , 6 2

1 1 , 7 2

9 9 , 7 2

8 8 , 8 2

6 7 , 9 2

Diagrama acceleratie 4,00 3,50 3,00

Treapta I

2,50

Treapta II

a 2,00

Treapta III

1,50

treapta IV

1,00

treapta V

0,50 0,00 0

50

100

150

Va [km/h]

27

Graficul raportului "1/a 16,000 14,000

a / 1

12,000

Treapta I

10,000

Treapta II

8,000

Treapta III

6,000

treapta IV

4,000

treapta V

2,000 0,000 0

50

100

150

Va [km/h]

5. DETERMINAREA TIMPULUI SI SPATIULUI DE DEMARARE

5.1. - Scopul şi conţinutul aplicaţiei . In cadrul aplicaţiei se vor determina timpul de demarare, timpul de repriză (accelerare) şi spaţiul de demarare folosind metoda grafo-analitică. Timpul de demarare reprezintă timpul necesar ca autovehiculul să ajungă la 0,9 din viteza lui maximă, pornind de la punct fix, cu schimbarea succesivă a treptelor de viteze, pe un sector de drum orizontal şi rectiliniu, încărcat cu sarcină normală, în condiţii meteorologice standard. Timpul de repriză (accelerare) reprezintă durata de timp în care viteza autovehiculului creşte de la valoarea Va1 la valoarea Va2 la deplasarea într-o singură treaptă de viteză selectată. Timpul de demarare rezultă din relaţia de definiţie a acceleraţiei: t d 

vn dv

t 

= ∫ 0 dt  = ∫ v

0

a

in care „a” reprezintă acceleraţia mişcării autovehiculului. Spaţiul de demarare reprezintă distanţa parcursă de autovehicul în timpul demarajului. Dacă accelerarea se face numai prin modificarea turaţiei motorului menţinând cuplată în cutia de viteze o anumită treaptă şi viteză creşte de la Va1 la Va2 spaţiul parcurs în intervalul de timp necesar creşterii vitezei reprezintă spaţiul de repriză. 28

Spaţiul de demarare este dat de relaţia: S d  =

s

t n

∫  ds = ∫  vdt  0

t 0

Intrucât nu sunt cunoscute funcţiile a = f (V) şi nici V = f (t) pentru determinarea timpului şi spaţiului de demarare, se recurge la integrarea grafică a ecuaţiilor.

5.2. - Modul de lucru. Fazele de desfăşurare a aplicaţiei sunt: culegerea datelor, prezentarea elementelor cerute şi realizarea aplicaţiei.

5.2.1. - Date iniţiale. Pentru realizarea aplicaţiei sunt necesare următoarele:

-

graficele de variaţie a inversului acceleraţiei funcţie de viteza autovehiculului la deplasarea pe drum orizontal din beton în stare uscată, pe drum din beton in stare umeda si pe drum in panta ( α 0 = 5 )- trasate in cadrul aplicaţiei anterioare. 

5.2.2. - Date care se cer. In cadrul aplicaţiei se vor realiza următoarele: a - trasarea diagramei de variaţie a timpului de demarare funcţie de viteza autovehiculului pentru situaţiile: drum orizontal din beton în stare uscată, drum orizontal din beton în stare umedă, drum în pantă ( α  = 5°) din beton în stare uscată; b - trasarea diagramei demarajului Va = f (t) pentru drumurile considerate la punctul "a"; c - trasarea diagramei spaţiului de demarare funcţie de viteza de deplasare a autovehiculului în aceleaşi condiţii cu cele de la aliniatul precedent; d - determinarea timpului de demarare pentru creşterea vitezei de la zero la 100Km/h pe un drum orizontal din beton în stare uscată; e - determinarea timpului de demarare şi a vitezei finale pentru parcurgerea distanţelor  S1=400 m ; şi S2=1000 m pe un drum orizontal din beton în stare uscata; f - determinarea timpului de repriză pentru creşterea vitezei de la 40Km/h la 160Km/h în treptele a IV-a şi a V-a la deplasarea pe drum orizontal din beton în stare uscată.

5.2.3. - Rezolvare. Timpul de demarare funcţie de viteza de deplasare a autovehiculului se poate determina cu ajutorul diagramei l/a=f(Va). Timpul de demarare în cadrul unei trepte de viteză, reprezintă, în baza relaţieiaria suprafeţei cuprinsă între curba raportului l/a şi axa absciselor.

Pentru determinarea pe cale grafică a acestei suprafeţe se împarte intervalul de viteze considerat V o - Vn în mai multe subintervale mici. Trasând verticale de la axa absciselor pînă la curba inversului acceleraţiei la extremităţile acestor subintervale se formeaza o succesiune de trapeze mixtilinii ∆F i ale carei ari se pot determina cu relatia:

29

t d 

=

n

1 3,6q p

∑∆F  i

1

in care : p-este scara vitezei (1km/h=p mm sau lm/s=p/3,6mm); q-este scara inversului acceleratiei (1 s 2 /m=q mm); n-numarul subintervalelor. Pentru determinarea timpului total de demarare de la pornirea din repaus pana la viteza maxima, prin trecerea sucesiva a tuturor treptelor de viteza se utilizeaza diagrama inversului acceleratiei trasata pentru toate treptele cutiei de viteze a autovehiculului. Pentru aceasta diagrama se imparte campul de viteze de la zero pana la viteza maxima in intervale mici asemanator cu cazul unei singure trepte de viteza.

Se determină ariile trapezelor formate între axa absciselor şi curbeli raportului "l/a" care se însumează succesiv, valorile obţinute se introduc pe rând îi r elaţia obţinându-se timpii de demarare corespunzători intervalelor considerate. Aceste valori se înscriu în tabelul 5.1 şi se reprezintă grafic t = f (Va). In practica exploatării autovehiculului se foloseşte mai mult diagrama demarajului care reprezintă graficul de creştere a vitezei de deplasare funcţie de iimpul de demarare. In figura a este reprezentată diagrama demarajului a autovehiculului marca BMW seria 525td. Capacitatea de accelerare a autovehiculului într-o treaptă de viteză aleasă se apreciază prin timpul de repriză. Determinarea timpului de repriză se poate face prin integrarea grafică a funcţiei "l/a" pe intervalul de variaţie a vitezei de la V1 la V 2 în treapta de viteză considerată. In general timpul de repriza se determină pentru treptele superioare de viteza (penultima şi ultima). In figura b este reprezentată diagrama de accelerare a autovehiculului menponat în treptele a IV-a şi a V-a. Tabelul 5.1 Va [km/h]

h1 [mm] 0 10 20 30 40

0,29 0,28 0,28 0,56 0,61

h2 [mm] 0,29 0,28 0,28 0,56 0,61

b [mm] 0,28 0,28 0,56 0,61 1,02

30

∆ F i

∑∆F i

[mm 2 ]

[mm 2 ]

10,00 10,00 10,00 10,00 10,00

2,84 2,78 4,19 5,85 8,15

t [s] 2,84 5,62 9,81 15,66 23,81

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

1,02 1,10 1,26 2,06 2,35 2,85 4,58 6,57 9,94 13,82

1,02 1,10 1,26 2,06 2,35 2,85 4,58 6,57 9,94 13,82

1,10 1,26 2,06 2,35 2,85 4,58 6,57 9,94 13,82 15,62

10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00

10,60 11,80 16,60 22,05 26,00 37,15 55,75 82,55 118,80 147,20

34,41 46,21 62,81 84,86 110,86 148,01 203,76 286,31 405,11 552,31

Timnpul de demarare fata de viteza autovehicululu 180,00 160,00 140,00 120,00 ] 100,00 s [ t 80,00 60,00

Timnpul de demarare fata de viteza autovehiculului

40,00 20,00 0,00 0

50

100

150

Va [km/h]

Diagrama de demarare 160 140 120

] h / 100 m [k 80 a 60 V

Diagrama de demarare

40 20 0 0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

t [s]

Graficul demarajului V a =f (t) se trasează cu datele din tabelul 5.1 alegînd ca variabilă independentă timpul "t" şi reprezentându-l pe axa absciselor şi ca variabilă dependentă viteza Va reprezentata pe scara ordonatelor. 31

Spaţiul de demarare se determină cu ajutorul diagramei t d = f (Va) trasată la punctul anterior figura şi reprezintă, în baza ecuaţiei aria suprafeţei cuprinse între axa ordonatelor şi curba td = f (Va).

Pentru determinarea ariei acestui domeniu se procedeaza in mod asemanator ca la determinarea timpului de demarare. Se imparte intervalul de timp pentru demarare in subintervale mici si se divide intreaga suprafata in trapeze mixtilinii ∆F si . Spatiul de demarare se calculeaza cu relatia:

S d  =

1 3,6 p ⋅ r 

n

⋅ ∑ ∆F si 1

unde: r-este scara timpului (1 s=r mm); ∆ F si -aria trapezului considerat. Datele obtinute se inscriu in tabelul 5.2 si se prezinta grafic variatia spatiului de demarare Sd functie de viteza autovehiculului Va. Timpul de demarare corespunzator vitezei de 100km/h se citeste direct din graficele Va=f(t). Pentru determinarea timpului de demarare la parcurgerea distantei S se folosesc diagramele S=f(Va) si Va=t. Determinarea timpului de r epriza intr-o treapta de viteza Va pentru treapta respectiva determinand aria suprafetei de sub curba intre Vai si Vaf. Datele obtinute se trec in tabel identic cu tabelul 5.1.

32

Tabelul 5.2 t [s] 2,84 5,62 9,81 15,66 23,81 34,41 46,21 62,81 84,86 110,86 148,01 203,76 286,31 405,11 552,31

Va [km/h] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

C1 [mm] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

C2 [mm]

∆ F si

[mm]

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

0,79 1,56 2,72 4,35 6,61 9,56 12,84 17,45 23,57 30,79 41,11 56,60 79,53 112,53 153,42

33

[mm 2 ] 3,95 23,42 68,10 152,22 297,59 525,66 834,29 1308,48 2003,56 2925,39 4316,87 6508,90 9941,21 15191,51 22245,69

∑∆F si [mm 2 ] 3,95 27,37 95,47 247,69 545,28 1070,94 1905,23 3213,70 5217,27 8142,65 12459,52 18968,42 28909,63 44101,13 66346,82

S [m] 0,11 0,76 2,65 6,88 15,15 29,75 52,92 89,27 144,92 226,18 346,10 526,90 803,05 1225,03 1842,97

Diagrama spatiului de demarare 2000,00 1800,00 1600,00 1400,00 ] 1200,00 m [ 1000,00 S 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00

Diagrama spatiului de demarare

0

50

100

150

Va [km/h]

5.3 Concluzii. Se fac aprecieri privind timpul de demarare, spatiul de demarare si timpul de repriza. Se intocmeste un referat la care se anexeaza graficele trasate si observatiile executantului.

6. DETERMINAREA PARAMETRILOR CAPACITATII DE FRANARE

6.1- Scopul şi conţinutul aplicaţiei. In cadrul aplicaţiei se vor studia parametrii capacităţii de frânare ai unui autovehicul la deplasarea pe un drum din beton în condiţiile a trei stări diferite ale suprafeţei de rulare: uscată, umedă, cu polei. Frânarea reprezintă procesul prin care se reduce parţial sau total viteza autovehiculului. Capacitatea de frânare are o importanţă deosebită pentru utilizarea autovehiculului în circulaţia rutieră. Ea se apreciază prin următorii parametri: deceleraţîa maximă în procesul de frânare; timpul minim de frânare; spaţiul minim de frânare; spaţiul de oprire.

6.1.1- Decelaraţia la frânare reprezintă intensitatea cu care se reduce viteza autovehiculului în decursul procesului de frânare. Valoarea deceleraţiei depinde de intensitatea cu care acţionează sistemul de frânare, de viteza iniţială a autovehiculului, dacă frânarea se execută cu motorul decuplat sau nedecuplat etc. Când frânarea se produce fără decuplarea motorului şi cu admisia motorului la mers în gol (pedala de acceleraţie eliberată) asupra roţilor motoare se manifestă pe lângă rezistenţele curente datorate înaintării autovehiculului şi influenţa momentelor de inerţie ale organelor în rotaţie legate cinematic de acestea şi forţele de rezistenţă din motor (forte de frecare, rezistenţa datorită compresiunii amestecului, aspiraţiei etc). Dacă se frânează violent, cu ambreiajul decuplat şi frânarea se exercită cu toate roţile decelerarea maximă a autovehiculului este dată de relaţia: 34

KAV a2    dv   = g     ϕ  + f   ± p +      13Ga    dt   max δ '    

în care: δ  ' - coeficientul de influenţă a roţilor aflate în mişcare de rotaţie asupra masei

autovehiculului în mişcare de translaţie unde: n

δ   = 1 + ξ  '

∑ J 

R

ξ  =

1

ma ⋅ r r 2

JR-momentul de inertie al unei roti (JR=0,2-0,6 kg ⋅ m 2 pentru autoturisme); rr-raza de rulare a rotilor; ma-masa autovehiculului; ma=Ga/g; n-numarul de roti ale autovehiculului; -forta specifica de franare generata de sistemul de franare. Aceasta poate avea valori diferite functie de intensitatea actiunii sistemului de franare intre zero si valoarea coeficientului de aderenta .In cazul blocarii rotilor forta specifica de franare capata valoarea µ  . f-coeficientul de rezistenta la rulare; p-panta caii de rulare; K-coeficientul de rezistenta aerodinamica frontala al autovehiculului; A-aria sectiuni transversale a autovehiculului; Va-viteza autovehiculului; Ga-greutatea autovehiculului. Daca franarea incepe de la o viteza mai mica de 80 km/h, influenta rezistentei aerului se poate neglija, si daca deplasarea se face pe un drum foarte bun care opune o rezistenta mica la rularea rotilor ce se neglijeaza, ecuatia decelerari se scrie:

 dv   = g  (ϕ  ± p )     dt   max δ ' In cazul deplasarii pe un drum orizontal rezulta:

 dv   = g  ϕ      dt   max δ ' Daca se provoaca blocarea rotilor prin actionarea sistemului de franare, deceleratia obtinuta este: KAV a2    dv   = g     µ  ± p +      13Ga    dt   0 δ  '    

 dv   = g  ( µ  ± p )    ;  dt   0 δ '

 dv   = g  µ      dt   0 δ '

6.1.2 - Timpul de frânare reprezintă perioada de timp de frânare intensă scursă din momentul în care forţa de frânare a atins intensitatea impusă până când viteza autovehiculului s-a redus la valoarea dorită sau s-a oprit. Dacă frânarea se face cu motorul decuplat şi viteza autovehiculului se reduce de la V a1 la Va2 timpul minim de frânare este dat de relaţia:

35

t f  min

=

δ ' Ga g  KAF 0

 V  ⋅ arctg  a1 ⋅ 3,6 

KA F 0

− arctg 

V a 2 3,6

⋅

KA  F 0

 

in care: F 0

= Ga (ϕ  + f   ± p )

cand frecarea se face fara blocarea rotilor si F 0

= Ga ( µ  ± p )

cand s-au blocat rotile. La frânarea autovehiculului pe o cale orizontală în cazul deplasării cu viteza redusă (sub 80 Km/h), influenţa rezistenţei aerului (F a = 0) se poate neglija relaţia timpului de frânare devine: t  f   min =

δ ' ⋅ (V a1 −V a 2 ) 3,6 g (ϕ + f  )

în cazul frânării cu toate roţile fără blocarea lor şi t  f   min

=

δ ' 3,6 g µ 

⋅ (V a1 −V a 2 )

în cazul blocării roţilor. Dacă frânarea se execută până la oprirea autovehiculului (Va2 = 0) se obţine δ ' ⋅ V a1 δ ' ⋅ V a1 t f  min = : t f  0 = 3,6 g (ϕ  + f  ) 3,6 g ( µ  + f  ) Practic modul de executare a procesului de frânare depinde de construcţia mecanismului de frânare de gradul de încărcare al vehiculului, de repartiţia dinamică a sarcinilor pe punţi şi de starea tehnică a mecanismului. Influenţa acestor factori se apreciază prin coeficientul Ke de eficacitate a frânelor care reprezintă raportul între deceleraţia maximă posibilă ( + f) şi deceleraţia dezvoltată în condiţii reale la frânare violentă. Valorile coeficientului Ke pentru diferite autovehicule sunt indicate în tabelul 6.1. Tabelul 6.1 Tipul Fara incarcatura Cu incarcatura nominala autovehiculului Frana fara Frana cu Frana fara Frana cu repartitor  repartitor  repartitor  repartitor  Autoturisme 1,2 1,0 1,2 1,0 Autocamioane 4-5 t si autobuze cu 1,4 1,2 1,2 1,6 lungime pana la 7,5m Autocamioane si autobuze de mare 1,6 1,4 2,0 1,8 tonaj, troleibuze Dacă se tine seama de coeficientul de eficacitate a frânelor, timpul minim de frânare se calculează cu relaţia : δ ' ⋅ K e ⋅V a1 t  f   min = 3,6 g (ϕ + f  ) dacă nu s-au blocat roţile şi

36

t f  0

δ ' ⋅ K e ⋅ V a1 = 3,6 g µ 

dacă roţile sunt blocate prin frânare.

6.1.3 - Spaţiul minim de frânare reprezintă distanţa parcursă de autovehic în timpul frânării efective cu intensitate maximă când viteza lui s-a micşorat de la Va1 laVa2. Când frânarea se realizează cu toate roţile cu motorul decuplat în condiţii ideale de frânare (pneuri noi, carosabil uscat, sistem de frânare în bună stare de funcţionare) spaţiul minim de frânare se calculează cu relaţia:

S f  min

=

δ ' ⋅ Ga 2 gKA

13Ga ( ϕ  + f   ± p ) + KAV a1 2

⋅ ln⋅

13Ga ( ϕ  + f   ± p ) + KAV a 2 2

Când viteza autovehiculului la care începe frânarea este mică se poate negii rezistenţa aerului şi spaţiul minim de frânare se calculeaizâ cu relaţia: S f  min

δ ' ⋅ Ga V a11 − V a22 = ⋅ 26g  ϕ  + f   ± p

în cazul frânării pe un drum orizontal relaţia devine: S f  min

δ ' ⋅ Ga V a11 − V a22 = ⋅ 26 g  ϕ  + f  

Dacă frânarea se realizează numai cu roţile punţii din faţă şi se consideră că valoarea rezistenţei la rulare a roţilor este mică şi se poate neglija, spaţiul minim de frânare se calculează cu relaţia: 1

S f  min

=⋅

V a1

− V a22

26g 

⋅

L − ϕ ⋅ hg 

ϕ ⋅ b ⋅ cos α  ± ( L + ϕ ⋅ hg  ) p

in care : hg- ordonata centrului de masa al autovehiculului fata de suprafata caii de rulare; b- distanta de la centru de masa la puntea din fata. Pentru frânarea numai cu roţile punţii din spate, spaţiul minim de frânare se calculează cu relaţia: 1

S f  min

=⋅

V a1

− V a22

26g 

⋅

L + ϕ ⋅ hg 

ϕ ⋅ a ⋅ cos α  ± ( L + ϕ ⋅ hg  ) p

Daca franarea se executa pana la oprirea autovehiculului (Va2=0), spatiul de franare in conditiile aratate mai inainte, se calculeaza cu relatia:

37

S f  min S  f  min

=⋅ =

δ ' ⋅ Ga 2 g 

δ '

⋅

  KAV a21 ⋅ ln⋅ 1 +   13Ga (ϕ  + f   ± p )  V a21

26 g  ϕ + f   ± p

;

S  f   min

=

V a21 δ ' ⋅ 26 g  ϕ + f  

cand frânarea se realizează cu toate roţile şi: V a1 ( L − ϕ ⋅ hg  ) 2

S f  min

=

26g  ⋅ ϕ ⋅ b ⋅ cos α  ± ( L − ϕ ⋅ hg  ) p

în cazul frânării numai cu roţile punţii din faţă, respectiv 2 V a1 ( L + ϕ ⋅ hg  ) S f  min

=

26g ⋅ ϕ ⋅ a ⋅ cos α  ± ( L − ϕ ⋅ hg  ) p

în cazul frânării numai cu roţile punţii din spate. Valorile reale ale spaţiului minim de frânare S f  min sunt mai mari cu 30 - 40% faţă de valorile calculate datorită influenţei stării pneurilor, căii de rulare, eficienţei mecanismului de frânare etc.

6.1.4 - Spaţiul de oprire reprezintă distanţa parcursă de autovehicul din momentul sesizării de către operator a necesitatii frânării şi până la oprirea completă prin frânare. Spaţiul de oprire este suma dintre spaţiul minim de frânare Sf min şi spaţiul suplimentar de mişcare S s. S 0

= S s + S  f  min

în care spaţiul suplimentar S s se calculează cu relaţia: S s

= ( t 1 + t 2 + 0,5t 3 ) ⋅

V a

3,6

, unde:

t1 - timpul întârzierilor fiziologice şi reprezintă timpul de reacţie a conducătorului auto din momentul sesizării necesităţii frânării până la începerea acţionării pedalei de frână (t1=0,5-1 s); t2 - timpul întârzierilor mecanice şi este timpul scurs din momentul începerii acţionării pedalei până la începerea acţiunii de frânare (t2 =0,2 - 0,5); t3 - timpul de iniţiere a frânării şi reprezintă intervalul de timp din momentul începerii acţiunii de frânare până la atingerea valorii maxime (t 3 = 0,1 s pentru frâne cu comandă hidraulică, t3 = 0,5 -1,0 s pentru cele cu comandă pneumatică).

6.2. - Modul de lucru. Aplicaţia cuprinde următoarele faze: culegerea datelor iniţiale, prezentare datelor cerute şi rezolvarea lor.

6.2.1 - Datele iniţiale. Pentru rezolvarea aplicaţiei sunt necesare următoarele date: greutatea totală a autovehiculului G a, raza de rulare r r , momentul de inerţie al unei roţi JR (JR=0,2 - 0,6 Kg m 2), coeficientul de aderenţă, ( = 0,7 - 0,8 pentru beton uscat, = 0,35 pentru drum umed şi = 0,15 drum cu polei). Unghiul de înclinare al căii de rulare faţă de orizontală ( =0° şi = 5°), coeficientul de rezistenţă aerodinamică a autovehiculului C x„ aria secţiunii 38

transversale a autovehiculului A, ampatamentul L, coordonatele centrului de masă a, b, hg (hg ≅ 0,2 L), perioadele de timp t1, t2, t 3.

6.2.2. - Datele care se cer. In cadrul aplicaţiei se vor determina următorii parametri ai capacităţii de frânare:

6.2.2.1. - Deceleraţia maximă pentru trei stări ale suprafeţei căii de rulare, uscată, umedă şi cu polei în următoarele situaţii: - unghiul de înclinare faţă de orizontală α 1 = 0°, α 2 = 5°; -

frânarea se execută cu toate roţile în rulare;

-

frânarea se execută cu toate roţile blocate ( µ = 0,8

-

viteza iniţială a autovehiculului este de V a1 = 60 Km/h, Va2= 100 Km/h şi Va max.

6.2.2.2. - Timpul indicate la pct. 6.2.2.1;

6.2.2.3. condiţiile:

);

minim de frânare până la oprirea autovehiculului pentru situaţiile

- Spaţiul minim de frânare funcţie de viteza iniţială a autovehiculului în

- cale de rulare orizontală şi rectilinie ( α  = 0°); - starea suprafeţei căii de rulare uscată, umedă şi cu polei; - frânarea se execută cu toate roţile în rostogolire; - frânarea se execută cu toate roţile blocate; - frânarea se execută numai cu roţile punţii din faţă în rostogolire; - frânarea se execută numai cu roţile punţii din spate în rostogolire; - viteza iniţială a autovehiculului variază între 10 Km/h şi V amax ;

6.2.2.4.- Spaţiul de oprire funcţie de viteza iniţială a autovehicului în condiţiile: - cale de rulare orizontală ( α  = 0°) din beton cu suprafaţa uscată; -

frânarea se realizează, cu toate roţile în rostogolire;

-

frânarea se realizează, numai cu roţile puntei din faţă în rostogolire;

-

frânarea se realizează numai cu roţile puntei din spate în rostogolire;

-

viteza iniţială a autovehiculului variază între 10 Km/h şi V amax .

6.2.3. - Rezolvare. Deceleraţia maximă şi timpul minim de frânare se calculează cu ajutorul relaţiilor dând pe rând valorile iniţiale pentru parametrii caracteristici situaţiilor  prevăzute la pct. 6.2.3.1 şi 6.2.3.2. Rezultatele obţinute se înscriu în tabelul 6.1. Pentru determinarea spaţiului minim de frânare se folosesc după caz relaţiile (6.19),(6.20) şi (6.21) în care se introduc pe rând valorile indicate la pct. 6.2.2.3 pentru parametrii specifici caracteristicilor de frânare analizate. Rezultatele obţinute se înscriu în tabelul 6.2 şi se reprezintă 39

graficul de variaţie al spaţiului minim de frânare funcţie de viteza iniţială a autovehiculului. S

fmin

=

f (Va).

Deceleratia maxima si timpul minim de franare Tabelul 6.1 Nr. Crt.

Parametrul

UM

Starea caii de rulare

1

Coeficientul de aderenta

0,75

0,35

Cu polei 0,15

2

Coeficientul de frecare µ 

0,6

0,28

0,12

3

Panta drumului: p1 p2

%

0

0

0

% Km/h

8,72 60

8,72 60

8,72 60

Km/h Km/h

100 171

100 171

100 171

m 2 − ⋅s

94,82

90,92

89,11

m 2 − ⋅s

93,17

90,03

88,58

s

0,0525 1

0,0548 0

0,05601

s

0,0534 4

0,0553 4

0,05634

4

5

6

Viteza initiala:

Va1 Va2 Va max

Deceleratia maxima in cazul franarii cu rotiile: rulare blocare

Timpul minim de franare cu rotile: in rulare blocare

Uscata

Umeda

in

Determinarea spatiului de oprire functie de viteza initiala a autovehiculului se face prin calcul folosind relatiile in care se introduc pe rand valorile parametrilor caracteristici conditiilor de franare specificate la pct. 6.2.2.4

6.3 Concluzii. Pe baza rezultatelor obtinute se fac aprecieri privind variatia parametrilor  capacitatii de franare in functie de condiitile de franare. Se intocmeste un referat care sa cuprinda concluziile desprinse si graficele mentionate.

Spatiul minim de franare

40

] /h m k [ a l a it i n i a z e ti V

e s a e r a n a r F

: u c a z a e iz la e r

e d .f e o c a e r a o l a V

) e r a c e rf ( a t n e re d a

0 4 1

6 8 , 7

8 2 , 1 2

9 8 , 7 2

7 7 , 9

9 2 , 6 1

7 9 , 7 4

8 3 , 5 5

9 0 , 0 2

0 8 , 4 3

7 6 , 0 1 1

0 3 1

8 7 , 6

5 3 , 8 1

5 0 , 4 2

3 4 , 8

5 0 , 4 1

6 3 , 1 4

5 7 , 7 4

3 3 , 7 1

2 0 , 0 3

0 2 1

8 7 , 5

4 6 , 5 1

9 4 , 0 2

8 1 , 7

8 9 , 1 1

4 2 , 5 3

9 6 , 0 4

7 7 , 4 1

0 1 1

6 8 , 4

4 1 , 3 1

2 2 , 7 1

4 0 , 6

7 0 , 0 1

1 6 , 9 2

9 1 , 4 3

0 0 1

2 0 , 4

6 8 , 0 1

3 2 , 4 1

9 9 , 4

2 3 , 8

7 4 , 4 2

0 9

5 ,2 3

0 ,8 8

3 ,5 1 1

5 ,0 4

4 ,7 6

0 8

7 5 , 2

5 9 , 6

1 1 , 9

0 2 , 3

0 7

7 9 , 1

2 3 , 5

7 9 , 6

0 6

5 4 , 1

1 9 , 3

0 5

1 0 , 1

0 4

Tabelul 6.2 4 8 , 9 1 1

8 0 , 2 4

3 4 , 5 9

4 3 , 3 0 1

1 3 , 6 3

0 6 , 5 2

1 3 , 1 8

5 0 , 8 8

6 9 , 0 3

2 4 , 2 1

2 5 , 1 2

2 3 , 8 6

9 9 , 3 7

3 0 , 6 2

6 2 , 8 2

7 2 , 0 1

9 7 , 7 1

6 4 , 6 5

5 1 , 1 6

3 5 , 1 2

2 ,8 9 1

9 ,8 2 2

2 ,3 8

2 ,4 4 1

4 ,7 5 4

3 ,5 9 4

5 ,4 7 1

3 3 , 5

6 6 , 5 1

8 0 , 8 1

8 5 , 6

0 4 , 1 1

4 1 , 6 3

3 1 , 9 3

9 7 , 3 1

5 4 , 2

8 0 , 4

9 9 , 1 1

5 8 , 3 1

4 0 , 5

3 7 , 8

7 6 , 7 2

6 9 , 9 2

6 5 , 0 1

2 1 , 5

0 8 , 1

0 0 , 3

1 8 , 8

7 1 , 0 1

0 7 , 3

2 4 , 6

3 3 , 0 2

1 0 , 2 2

6 7 , 7

1 7 , 2

6 5 , 3

5 2 , 1

8 0 , 2

2 1 , 6

6 0 , 7

7 5 , 2

6 4 , 4

2 1 , 4 1

9 2 , 5 1

9 3 , 5

4 6 , 0

4 7 , 1

8 2 , 2

0 8 , 0

3 3 , 1

2 9 , 3

2 5 , 4

5 6 , 1

5 8 , 2

3 0 , 9

8 7 , 9

5 4 , 3

0 3

6 3 , 0

8 9 , 0

8 2 , 1

5 4 , 0

5 7 , 0

0 2 , 2

4 5 , 2

3 9 , 0

0 6 , 1

8 0 , 5

0 5 , 5

4 9 , 1

0 2

6 1 , 0

3 4 , 0

7 5 , 0

0 2 , 0

3 3 , 0

8 9 , 0

3 1 , 1

1 4 , 0

1 7 , 0

6 2 , 2

5 4 , 2

6 8 , 0

0 1

4 ,0 0

1 ,1 0

4 ,1 0

5 ,0 0

8 ,0 0

4 ,2 0

8 ,2 0

0 ,1 0

8 ,1 0

6 ,5 0

1 ,6 0

2 ,2 0

e ra l u r in e li t o r e ta o T

a t a f n i d it n u p e li t o R

n i d ti n u p e li t o R e ta p s

e ta c o l b e li t o r e t a o T 6 , 0 = m

e ra l u r in e li t o r e ta o T

a t a f n i d it n u p e li t o R

n i d ti n u p e li t o R e ta p s

e ta c o l b e li t o r e t a o T 8 ,2 0 = m

e ra l u r in e li t o r e ta o T

a t a f n i d it n u p e li t o R

n i d it n u p e li t o R e t a p s

e ta c o l b e li t o r e t a o T 2 ,1 0 = m

5 7 , 0 = f

5 ,3 0 = f

41

5 1 , 0 = f

i u l u m u r d l u l e F

a t ta a a f c a s r u p a a u ta s d e fa u c m r u p n u to s e u B c n o te Variatia spatiului minim de franare pe su prafa B

uscata 30 25 Toate rotiile in rulare

20

n i m15 f S

Rotile puntii din fata Rotile puntii din spate

10

Toate rotile blocate

5 0 0

50

100

150

Va [km/h]

Variatia spatiului minim de franare pe suprafa umeda 60 50 Toate rotile in rulare

40

n i m30 f S

Rotiile puntii din fat Rotile puntii din fata

20

Toate rotile blocate

10 0 0

50

100

150

Va [km/h]

42

i e l o p u c n o t e B

Variatia spatiului minim de franare pe s uprafa polei 140 120 Toate rotile in rulare

100 n i m f S

80

Rotile puntii din fata

60

Rotile puntii din spat

40

Toate rotile bloc ate

20 0 0

50

100

150

Va [km/h

Spatiul de oprire Tabelul6.3 ] h / m k [ a la it i in a z e ti V

0 4 1

6 8 , 7

3 9 , 5 1

9 7 , 3 2

9 2 , 6 1

3 9 , 5 1

2 2 , 2 3

0 8 , 4 3

3 9 , 5 1

0 3 1

8 7 , 6

0 8 , 4 1

8 5 , 1 2

5 0 , 4 1

0 8 , 4 1

5 8 , 8 2

2 0 , 0 3

0 8 , 4 1

2 8 , 4 4

0 2 1

8 7 , 5

6 6 , 3 1

4 4 , 9 1

8 9 , 1 1

6 6 , 3 1

3 6 , 5 2

0 6 , 5 2

6 6 , 3 1

5 2 , 9 3

0 1 1

6 8 , 4

2 5 , 2 1

8 3 , 7 1

7 0 , 0 1

2 5 , 2 1

9 5 , 2 2

2 5 , 1 2

2 5 , 2 1

4 0 , 4 3

0 0 1

2 ,0 4

8 ,3 1 1

0 ,4 5 1

2 ,3 8

8 ,3 1 1

0 ,7 9 1

9 ,7 7 1

8 ,3 1 1

7 ,1 9 2

0 9

5 ,2 3

4 ,2 0 1

0 ,5 3 1

4 ,7 6

4 ,2 0 1

9 ,9 6 1

2 ,4 4 1

4 ,2 0 1

6 ,6 4 2

0 8

7 5 , 2

0 1 , 9

8 6 , 1 1

3 3 , 5

0 1 , 9

4 4 , 4 1

0 4 , 1 1

0 1 , 9

0 5 , 0 2

0 7

7 9 , 1

7 9 , 7

4 9 , 9

8 0 , 4

7 9 , 7

5 0 , 2 1

3 7 , 8

7 9 , 7

0 7 , 6 1

0 6

5 4 , 1

3 8 , 6

8 2 , 8

0 0 , 3

3 8 , 6

3 8 , 9

2 4 , 6

3 8 , 6

4 2 , 3 1

0 5

1 0 , 1

9 6 , 5

0 7 , 6

8 0 , 2

9 6 , 5

7 7 , 7

6 4 , 4

9 6 , 5

5 1 , 0 1

0 4

4 6 , 0

5 5 , 4

0 2 , 5

3 3 , 1

5 5 , 4

9 8 , 5

5 8 , 2

5 5 , 4

1 4 , 7

0 3

6 3 , 0

1 4 , 3

8 7 , 3

5 7 , 0

1 4 , 3

6 1 , 4

0 6 , 1

1 4 , 3

2 0 , 5

43

3 7 , 0 5

0 2

6 ,1 0

8 2 , 2

4 ,4 2

3 3 , 0

8 ,2 2

1 6 , 2

1 ,7 0

8 2 , 2

9 ,9 2

0 1

4 0 , 0

4 1 , 1

8 1 , 1

8 0 , 0

4 1 , 1

2 2 , 1

8 1 , 0

4 1 , 1

2 3 , 1

] m [ s S

] m [ f S

] m [ 0 S

] m [ s S

] m [ f S

] m [ 0 S

] m [ s S

] m [ f S

] m [ 0 S

e r a n a rf e d l u it a p S e ra n a rf e d l u d o M

e li t o r e ta o t u c

a ta f n i d ii t n u p e li t o r u c

n i d ii t n u p e li t o r u c

Sp atiul de op r  60,00 50,00

Su prafata d e rulare uscata

40,00 o S

Su prafata d e rulare umeda

30,00 20,00

Su prafata d e rulare polei

10,00 0,00 0

50

100

150

Va [km /

7. DETERMINAREA CONDITIILOR DE STABILITATE ALE AUTOVEHICULELOR  44

e t a p s

7.1. - Scopul şi conţinutul aplicaţiei în cadrul aplicaţiei . Se vor studia stabilitatea autovehiculelor cu roţi la alunecare şi răsturnarea longitudinală, stabilitatea la derapare şi răsturnare transversală, la deplasare în curbe şi stabilitatea transversală la deplasare rectilinie. Stabilitatea unui autovehicul reprezintă capacitatea acestuia de a se opune alunecării, derapării, patinării ori răsturnării în timpul deplasării pe căile rutiere. Pierderea stabilităţii autovehiculului este rezultatul acţiunii următorilor factori: forţele care acţionează asupra autovehiculului (forţa de tracţiune, forţa de frânare, forţa de inerţie, forţa laterală datorată vântului ş.a.); caracteristicile geometrice ale căii de rulare longitudinale,transversale, denivelări, neregularităţi, curbe, ş.a.); -

(înclinările

oscilaţiilor autovehiculelor (tangaj, ruliu, giraţie ş.a).

La urcarea unei pante rectilinie autovehiculul poate să-şi piardă stabilitatea prin alunecare către piciorul pantei sau prin răsturanare în raport cu axa roţilor din spate. Condiţia de stabilitate la răsturnare de este : tg α r 

<

b hg 

in care: α r  - unghiul de înclinare al căii de rulare faţă de orizontală;

a, b, h g - cotele de poziţie ale centrului de masă al autovehiculului. Stabilitatea la alunecare a autovehiculului către piciorul pantei este asigurată dacă: tg α a

<

aϕ  L − ϕ ⋅ hg 

când puntea motoare este în spate, tg α a

<

bϕ  L + ϕ ⋅ hg 

când puntea motoare este în faţă, şi tg α a

< ϕ 

când ambele punţi sunt motoare. în aceste relaţii (p reprezintă coeficientul de aderenţă al roţilor cu calea de rulare.

La deplasarea rectilinie cu viteză mare, pe drum orizontal este posibilă pierderea stabilităţii datorită acţiunii forţei de rezistenţă frontală a aerului şi a forţei portante. Condiţia de stabilitate este: V a

<

26bG a 2haKA

+ ρ CzAb

in care: Va- viteza de deplasare a autovehiculului [km/h]; ha - înălţimea metacentrului faţă de calea de rulare; ρ - densitatea aerului; Cz - coeficientul de portantă, C z = 0,3 - 0,5; A- aria secţiunii transversale a autovehiculului; 45

K- coeficientul aerodinamic frontal. In cazul deplasării autovehiculului pe o cale de rulare cu înclinare transversala sau curbă se poate pierde stabilitatea prin alunecarea ori răsturnare transversală mişcarea în curbă se reglează cu viteza constantă (V a = constant) şi pe o traiectorie cu raza constantă, condiţia de stabilitate la răsturnare transversală este: R ( E  + 2hg  ⋅ tg β ) V ar  < 11,3 2hg  − E  ⋅ tg β  pentru calea cu înclinare transversală şi V ar  < 7,97

RE  hg 

pentru calea orizontală. In relaţii R reprezintă raza medie a traiectoriei autovehiculului , E -ecartamentul mediu al roţilor autovehiculului şi de rulare.

unghiul de înclinare transversală a căii

Condiţiile de stabilitate la derapare transversală în aceleaşi situaţii ale autovehiculului sunt: V ar 

< 11,3

+ tg β ) 1 − ϕ 1 ⋅ tg β 

R(ϕ 1

pentru calea cu înclinare transversală şi V ar  <11 ,3 ϕ  1R

pentru calea fără inclinare transversală ( β  = 0). Stabilitatea transversală a autovehiculului la derapare este influenţată de: forţa laterală a vântului; înclinările transversale ale căii de rulare; interacţiunea dintre roţile autovebit3li''jfl şi calea de rulare la demarare şi frânare; bracarea bruscă a roţilor de direcţie; Condiţiile de stabilitate pe o cale de rulare transversală în cazul deplasării rectilinii a autovehiculelor cu viteză constantă sau în cazul staţionării sunt: tg β r  ≤

E  2hg 

la răsturnare transversală şi tg β a ≤ ϕ 1

la derapare; ϕ   in care ϕ   ). 1 -coeficientul de aderenta transversala ( 1 =0,8 Condiţiile de stabilitate transversală la deplasarea autovehiculelor cu viteză ridicată pe o cale de rulare rectilinie şi fără înclinare transversală, în cazul rotirii bruşte a roţilor de direcţie sunt:  d θ    1,8 gEL

   ≤   dt   r  b ⋅ hg ⋅ V a

pentru evitarea rasturnarii si

 d θ    ≤ 3,6 g ⋅ ϕ 1 L    b ⋅ V a   dt   a pentru evitarea derapării, unde d direcţie.

/dt - reprezintă viteza unghiulară de bracare a roţilor de

46

7.2. - Modul de lucru. Rezolvarea aplicaţiei cuprinde trei faze: selectarea datelor iniţiale, precizare datelor  cerute şi rezolvarea aplicaţiei.

7.2.1. - Date iniţiale. Din materialul documentar privind caracteristicile tehnice ale autovehiculelor şi din aplicaţiile anterioare se preiau următoarele date: ampatamenrul autovehiculului L, ecartamentul mediu E, cotele de poziţionare ale centrului de masă al autovehiculului a, b, hg, aria secţiunii transversale a autovehiculului A, coeficientul aerodinamic frontal K, coeficientul de portantă C z (Cz = 0,3 - 0,5) greutatea totală a autovehiculului G a, coeficientul de aderenţă pentru cele trei stări ale suprafeţei căii de rulare ( = 0,7-0,8 pentru suprafaţă uscată , = 0,35 pentru suprafaţă umedă şi = 0,15 pentru suprafaţa cu polei), înălţimea metacentrului faţă de calea de rulare ha=(0,4-0,55)H, înălţimea autovehiculului H, unghiul de înclinare transversală a căii de rulare β ( β 1 = 0, β 2 = 3 , β 3 = 5 ) . 

7.2.2.



- Date care se determină .

Aplicaţia are ca scop să rezolve următoarele: determinarea condiţiilor de stabilitate longitudinală la răsturnare şi la alunecare pentru cele trei stări ale suprafeţei căii de rulare; determinarea vitezei maxime de stabilitate longitudinală la deplasarea pe drum orizontal; trasarea graficului de variaţie a vitezei limită de stabilitate la răsturnare transversală funcţie de raza de curbură a căii de rulare Var=f(R) pentru trei valori ale unghiului de înclinare transversală β ( β 1 = 0, β 2 = 3 , β 3 = 5 ) ; 



trasarea graficului de variaţie a vitezei limită de stabilitate la deraparea transversală funcţie de raza de curbură a căii de rulare V ar =f(R) pentru trei valori ale coeficientului de aderenţă ϕ   = 0°; 1 şi determinarea condiţiilor de stabilitate transversală la deplasarea rectilinie pe drum înclinat transversal; trasarea graficului de variaţie a vitezei unghiulare limită de bracare a rotilor de direcţie funcţie de viteza de deplasare

 d θ      =f(Va) pentru cele trei stari ale suprafeţei căii   dt   

de rulare (uscată, umedă şi cu polei).

7.2.3. - Rezolvarea obiectivelor aplicaţiei se face în modul următor: -se calculează valorile unghiurilor limită de stabilitate α  r  şi relaţiilor şi rezultatele obţinute se trec în tabelul 7.1.

α  a

cu ajutorul

Valorile unghiurilor limita de stabilitate longitudinala Specificatie Unghi de stabilitate la α r  rasturnare Unghi de stabilitate la alunecare α a - ϕ 1 =0,75

Punte motoare spate

Punte motoare fata

Tabelul 7.1 Ambele punti motoare

63,3

64,19

81,11

15,35

11,78

36,86

6,82

5,88

19,29

47

- ϕ 2 =0,35 2,84

2,60

8,53

- ϕ 3 =0,15

- se calculează viteza maximă la limita de stabilitate la răsturnare longitudinala faţă de axa punţii din spate în cazul deplasării autovehiculului în aliniament pe o cale de rulare orizontală folosind relaţia; - pentru trasarea diagramei Var=f(R) se folosesc relaţiile in care se introduc pe rând valori crescătoare de la zero la 300m pentru raza de curbura a drumului. Rezultatele obţinute se trec în tabelul 7.2.

Viteza limita de stabilitate la răsturnarea transverală Tabelul 7.2 Unghiul de înclinare transversală β 1 = 0

Raza curbei [m] 60 80 100

15

20

30

40

140

43,96

50,76

62,17

71,78

87,92

101,52

113,50

134,29

46,43

53,61

65,66

75,81

92,85

107,22

119,87

48,09

55,53

68,01

78,53

96,18

111,06

124,17

180

240

300

152,27

175,83

196,58

141,83

160,82

185,70

207,62

146,92

166,59

192,37

215,07



β 2

=3

β 3

=5





Viteza limita de stabilitate la rasturna r  transversala 250,00 200,00

] /h 150,00 m [k r 100,00 a V

Ungi de inclinare 0 Ungi de inclinare 3 Unghi de inclinare 5

50,00 0,00

0

100

200

300

400

R [m]

- pentru trasarea diagramei privind variaţia vitezei limită de stabilitate la derapare transversală la deplasarea autovehiculului în curbă în funcţie de raza de curbură Vad =f(R) se folosesc relaţiile în condiţiile modificării razei de la zero la 300 m şi a trei stări ale suprafeţei căii de rulare (uscată, umeda şi cu polei). Rezultatele obţinute se trec în tabelul 7.3. Viteza limita de stabilitate la deraparea in curba Tabelul 7.3 48

Coeficientu Unghiul de Raza curbei [m] l de inclinare 15 20 30 40 60 80 100 aderenta transversal laterala a β   ϕ 1 = 37,90 43,76 53,60 61,89 75,80 87,53 97,86 1 =0 β 2 =3 39,98 46,17 56,54 65,29 79,96 92,33 103,23 β   3 =5 41,41 47,82 58,57 67,63 82,83 95,64 106,93 β   ϕ 2 = 25,89 29,90 36,62 42,28 51,78 59,79 66,85 1 =0

ϕ 3 =

140

180

240

300

115,79 131,29 151,61 169,50 122,14 138,50 159,92 178,80 126,52 143,46 165,65 185,21 79,10

89,69 103,57 115,79

85,55

97,01 112,02 125,24

β 2 =3

28,00 32,34 39,60 45,73 56,01 64,67

β   3 =5

29,38 33,93 41,55 47,98 58,76 67,85 75,86 89,76 101,78 117,53 131,40

β   1 =0

16,95 19,57 23,97 27,68 33,90 39,14

43,76

51,78

58,72

67,80

75,80

β 2 =3

19,75 22,80 27,93 32,25 39,49 45,60

50,99

60,33

68,41

78,99

88,31

β   3 =5

21,45 24,76 30,33 35,02 42,89 49,53

55,37

65,52

74,29

85,78

95,91

72,31

Viteza limita de stabilitate de derapare in curba

Aderenta 0,75 si unghi de inclinare 0

200,00

Aderenta 0,75 si unghi de inclinare 3

180,00

Aderenta 0,75 si unghi de inclinare 5

160,00 140,00

h / 120,00 m k [ 100,00 d a 80,00 V

Aderenta 0,35 si unghi de inclinare 0 Aderenta 0,35 si unghi de inclinare 3 Adrenta 0,35 si unghi de inclinare 5

60,00 40,00

Aderenta 0,15 si unghi de inclinare 0

20,00 0,00 0

100

200

300

400

Aderenta 0,15 si unghi de inclinare 3 Aderenta 0,15 si unghi de inclinare 5

R [m]

- se determină prin calcul valoarea unghiului limită de înclinare transversală a căii de rulare la care se asigură stabilitatea la răsturnare şi la derapare transversală folosind relaţiile. - pentru trasarea graficului de variaţie a vitezei limită de bracarea a roţilor de direcţie la care este asigurată stabilitatea transversală la răsturnare şi respectiv derapare, funcţie de viteza de deplasare a autovehiculului

 d θ      =f(Va) se folosesc relaţiile dând valori succesive   dt   

vitezei V a max între 30 Km/h şi valoarea vitezei maxime V a max realizată de autovehicul pe drum orizontal. Rezultatele obţinute se trec în tabelul 7.4. Viteza unghiulara limita de blocare a rotilor  Tabelul 7.4 49

Specificatie 30 Unghi de stabilitate la rasturnare

40

Viteza automobilului Va [km/h] 60 70 80 90 100 110

50

120

130

140

45,28 45,28 45,28 45,28 45,28 45,28 45,28 45,28 45,28 45,28 45,28 45,28

β r  Evitarea rasturnarii Unghi de stabilitate la alunecare β a

3,84

2,88

2,30

1,92

1,65

1,44

1,28

1,15

1,05

0,96

0,89

0,82

36,86 36,86 36,86 36,86 36,86 36,86 36,86 36,86 36,86 36,86 36,86 36,86

- ϕ  1 =0.75 2,84

2,13

1,70

1,42

1,22

1,07

0,95

0,85

0,77

0,71

0,66

0,61

19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 19,29 - ϕ 2

= 0.35

- ϕ 3 = 0.15

1,33

0,99

0,80

0,66

0,57

0,50

0,44

0,40

0,36

0,33

0,31

0,28

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

8,53

0,57

0,43

0,34

0,28

0,24

0,21

0,19

0,17

0,15

0,14

0,13

0,12

Viteza unghiulara limita de blocare a rotilor  4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

Stabilitatea la rasturnare Stabilitatea la derapare la aderenta 0,75 Stabilitatea la derapare la aderenta 0,35 0

50

100

150

Stabilirea la derapare la aderenta 0,15

Va [km/h]

se reprezinta grafic valoarea marimilor trecute in tabele.

Concluzii. Se fac aprecieri privind stabilitatea autovehiculului in diferite conditii de deplasare si se intocmeste un referat care sa contina graficele trasate si observatiile executantului.

50