UNIVERSITATEA DIN ORADEA FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALA SI TEHNOLOGICA
Proi Pr oie ect l a
Dinamica autovehiculelor autovehiculelor Anul III
Îndrumător :
Student:
erea performanţelor dinamice erea Studi şi calităţile de stabilitat e ale al e autove autovehi culu lu i Al f a Rome Romeo o Spide Spiderr
Caracteristicile Caracteristicile tehnice ale autovehiculului sunt : 1.Motorul
-cilindreea: -puterea -puterea maximă: -turaţia la puterea maximă: -momentul maxim: -turaţia la moment maxim:
1490 [cm3] 77 [KW] 6000 [rot/min] 133 [Nm] 4000 [rot/min]
2.Transmisia -tipul cutiei de viteză: manuală -tipul ambreiajului: monodisc -raportul de transmitere al transmisiei principale: i0=4.11 -raportul de transmitere al cutiei de viteze icv1=3.75 icv2=2.05 icv3=1.38 icv4=1.01 icv5=0.82 3.Şasiul -tipul şasiului: autoportant -frâne -faţă: -faţă: disc -spate: tambur -direcţie: cremaliera 4.Dimensiuni şi greutate -dimensiuni de gabarit -lungimea: -lăţimea: -înălţimea: -ampatamentul: -ecartamentul: -faţă: -faţă: -spate: -pneuri: -greutate proprie:
4,10 [m] 1,62 1,62 [m] 1,42 1,42 [m] 2,45 [m] 1,40 [m] 1,36 [m] 185/60 R14 H 9100
[N]
5.Performanţe -viteza maximă: 180 180 [Km/h] -demarajul (0…100 [Km/h]): 14,0 14,0 [s] -consum mediu pe 100 [Km/h] in: - oras 8.2 litri - in afara orasului 6.3 litri - mediu 6,5 litri
erea performanţelor dinamice erea Studi şi calităţile de stabilitat e ale al e autove autovehi culu lu i Al f a Rome Romeo o Spide Spiderr
Caracteristicile Caracteristicile tehnice ale autovehiculului sunt : 1.Motorul
-cilindreea: -puterea -puterea maximă: -turaţia la puterea maximă: -momentul maxim: -turaţia la moment maxim:
1490 [cm3] 77 [KW] 6000 [rot/min] 133 [Nm] 4000 [rot/min]
2.Transmisia -tipul cutiei de viteză: manuală -tipul ambreiajului: monodisc -raportul de transmitere al transmisiei principale: i0=4.11 -raportul de transmitere al cutiei de viteze icv1=3.75 icv2=2.05 icv3=1.38 icv4=1.01 icv5=0.82 3.Şasiul -tipul şasiului: autoportant -frâne -faţă: -faţă: disc -spate: tambur -direcţie: cremaliera 4.Dimensiuni şi greutate -dimensiuni de gabarit -lungimea: -lăţimea: -înălţimea: -ampatamentul: -ecartamentul: -faţă: -faţă: -spate: -pneuri: -greutate proprie:
4,10 [m] 1,62 1,62 [m] 1,42 1,42 [m] 2,45 [m] 1,40 [m] 1,36 [m] 185/60 R14 H 9100
[N]
5.Performanţe -viteza maximă: 180 180 [Km/h] -demarajul (0…100 [Km/h]): 14,0 14,0 [s] -consum mediu pe 100 [Km/h] in: - oras 8.2 litri - in afara orasului 6.3 litri - mediu 6,5 litri
Cap.I.
Di mens mensii uni le pr pr i ncipale ale autove autovehi culelor
În figura 1.1. sunt prezentate principalele dimensiuni geometrice ale automobilului, conform STAS 6689/2-80. Lungimea A, reprezintă distanţa dintre două plane verticale, perpendiculare pe planul longitudinal de simetrie al automobilului şi tangente la punctele extreme din faţă şi din spate. Toate Toate elementele din faţa sau din spatele automobilului (cârlige de tracţiunee, tr acţiunee, bare de protecţie) sunt incluse incluse în aceste două două plane. Lăţimea l, reprezintă distanţa dintre două plane verticale şi paralele cu planul longitudinal de simetrie, tangente la automo bil, automo bil, de o parte şi şi de alta a sa. Toate Toate organele laterale laterale ale automobilului fixate rigid, cu excepţia oglinzilor retrovizoare, sunt cuprinse între într e aceste două plane. Înălţimea autovehiculului, H, reprezintă distanţa dintre planul său de sprijin şi planul or izontal izontal tangent la partea superioară a automobilului, fără încărcătură cu pneurile umflate la presiunea indicată indicată de producător. producător. Ampatamentul, L, reprezintă distanţa dintre axele geometrice ale punţilor automobilului. În cazul automobilelor cu trei punţi ampatamentul se defineşte ca distanţa dintre axa punţii faţă şi jumătatea distanţei celor două punţi din spate. Ampatamentul autovehiculelor cu mai mult de trei punţi se defineşte ca suma distanţelor consecutive dintre axele punţilor, începând î ncepând cu puntea din faţă. La automobilele care tractează semiremorci ampatamentul se calculează cu suma dintre distanţa de la axa punţii faţă la axa pivotului de tracţiune t racţiune şi distanţa dintre aceasta şi planul vertical ce trece prin axa primei osii a semiremorcii. Ecartamentul Ecartamentul B, reprezintă distanţa dintre planele mediane ale roţilor aceleiaşi punţi. În cazul roţilor spate echipate cu roţi duble, ecartamentul se defineşte ca fiind distanţa dintre planele perpendiculare pe calea de rulare rulare paralele cu planul de simetrie al automobilului, automobilului, care trec la jumătatea distanţei distanţei dintre roţile de pe aceeaşi aceeaşi parte a punţii punţii respective. Consola faţă, l1, reprezintă distanţa dintre două plane pl ane verticale transversale, care trec, respectiv, prin punctul extrem din faţă al automobilului şi prin axa punţii faţă f aţă (fig. 1.2.) Consola spate, l2, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec, respectiv, prin punctul extrem din spate al automobilului şi axa punţii spate (fig. 1.2.).
Fig. 1.1
În figura 1.2. sunt prezentate principalele dimensiuni geometrice ale automobilului, conform STAS 6689/2-80. Lungimea A, reprezintă distanţa dintre două plane verticale, perpendiculare pe planul longitudinal de simetrie al automobilului şi tangente la punctele extreme din faţă şi din spate. Toate elementele din faţa sau din spatele automobilului (cârlige de tracţiunee, bare de protecţie) sunt incluse în aceste două plane. Lăţimea l, reprezintă distanţa dintre două plane verticale şi paralele cu planul longitudinal de simetrie, tangente la automobil, de o parte şi de alta a sa. Toate organele laterale ale automobilului fixate rigid, cu excepţia oglinzilor retrovizoare, sunt cuprinse între aceste două plane. Înălţimea autovehiculului, H, reprezintă distanţa dintre planul său de sprijin şi planul orizontal tangent la partea superioară a automobilului, fără încărcătură cu pneurile umflate la presiunea indicată de producător. Ampatamentul, L, reprezintă distanţa dintre axele geometrice ale punţilor automobilului. În cazul automobilelor cu trei punţi ampatamentul se defineşte ca distanţa dintre axa punţii faţă şi jumătatea distanţei celor două punţi din spate. Ampatamentul autovehiculelor cu mai mult de trei punţi se defineşte ca suma distanţelor consecutive dintre axele punţilor, începând cu puntea din faţă. La automobilele care tractează semiremorci ampatamentul se calculează cu suma dintre distanţa de la axa punţii faţă la axa pivotului de tracţiune şi distanţa dintre aceasta şi planul vertical ce trece prin axa primei osii a semiremorcii. Ecartamentul B, reprezintă distanţa dintre planele mediane ale roţilor aceleiaşi punţi. În cazul roţilor spate echipate cu roţi duble, ecartamentul se defineşte ca fiind distanţa dintre planele perpendiculare pe calea de rulare paralele cu planul de simetrie al automobilului, care trec la jumătatea distanţei dintre roţile de pe aceeaşi parte a punţii respective. Consola faţă, l1, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec, respectiv, prin punctul extrem din faţă al automobilului şi prin axa punţii faţă (fig. 1.2.) Consola spate, l2, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec, respectiv, prin punctul extrem din spate al automobilului şi axa punţii spate (fig. 1.2.). Caracteristicile geometrice ale capacit ăţii de trecere a automobilului
Capacitatea de trecere a unui automobil reprezintă capacitatea acestuia de a se putea deplasa pe drumuri neamenajate, în teren natural fără drum şi de a putea trece peste obstacole de anumite mărimi. Capacitatea de trecere este diferită în funcţie de tipul, construcţia şi destinaţia automobilului. Această caracteristică nu este foarte importantă la automobilele destinate circulaţiei pe drumuri bune, cum sunt autoturismele de oraş, autobuzele urbane şi interurbane dar ea se impune la autoturismele utilitare şi variantele lor, la autocamioane şi chiar la autobuzele uşoare, care trebuie să circule şi pe drumuri neamenajate.
Fig. 1.2.
Cea mai mare capacitate de trecere o au automobilele de construcţie specială numite “tot teren”, care pot circula atât pe drumuri neamenajate cât şi în teren natural, fără drum, în condiţii de ploaie, zăpadă, polei, etc., ca şi automobilele speciale (militare sau care lucrează în exploatări miniere, petroliere, în condiţii de şantier, etc.). Aceste automobile au o capacitate de trecere îmbunătăţită şi datorită tracţiunii integrale, care distribuie momentul motor la toate roţile automobilului. Capacitatea de trecere se îmbunătăţeşte prin folosirea transmisiilor la care, la schimbarea treptelor de viteze, nu se întrerupe fluxul de putere dintre motor şi roţile motoare. Un automobil cu capacitatea de trecere mărită trebuie să permită depăşirea obstacolelor fără riscul “suspendării” roţilor motoare şi să asigure corelarea dintre forţa de tracţiune maximă la roţi şi aderenţa acestora cu calea de rulare. Caracteristicile geometrice ale automobilului, care caracterizează capacitate de trecere (figura 1.11) sunt următoarele: lumina sau garda la sol-c, raza longitudinala de trecere- l, raza transversala de trecere- t, unghiurile de trecere din faţă- 1 şi din spate- 2. Garda la sol c , reprezintă distanţa, măsurată pe verticală, dintre partea cea mai de jos a şasiului automobilului complet încărcat şi calea de rulare. Acest parametru reprezintă înălţimea maximă a obstacolelor care pot fi trecute de automobilul încărcat la sarcina nominală, fără să le atingă. Partea cea mai coborâtă a şasiului se găseşte, de obicei, sub puntea din faţă sau sub carterul punţii din spate, în dreptul transmisiei principale. La unele automobile, partea cea mai joasă poate fi baia de ulei a motorului ( la unele autobuze la care motorul este amplasat la mijlocul autobuzului, sub podea ). În literatura de specialitate sunt date valorile acestui parametru pentru diferite categorii de automobile. Raza longitudinala de trecere ( p l) reprezintă raza suprafeţei cilindrice convenţionale, figura 1.11., tangentă la roţile din faţă , roţile din spate şi la punctul cel mai coborât al automobilului, situat intre punţi. Raza longitudinala determină conturul proeminenţei peste care poate să treacă automobilul, fără să o atingă cu punctele cele mai joase. Cu cât aceasta rază este mai mică cu atât capacitatea de trecere a automobilului este mai mare. Raza transversală de trecere (p t ),reprezintă raza suprafeţei cilindrice convenţionale, figura 1.11., tangentă la punctul cel mai coborât, din faţă sau din spate şi la pneuri. Aceasta rază arată mărimea obstacolelor, în plan transversal, peste care poate trece automobilul. Valori mici ale razei transversale determină o capacitate mărită de trecere a automobilului. Unghiurile de trecere 1
în faţă şi 2 în spate sunt determinate de tangentele la pneul din f aţă, respectiv din spate şi partea cea mai din faţă, respectiv din spate a şasiului sau caroseriei ( fig.1.11.) La circulaţia pe un drum accidentat şi mai ales in situaţia în care automobilul urcă sau coboară unele denivelări întâlnite pe calea de rulare, este posibil să atingă drumul cu capătul din faţă sau cu cel din spate. Probabilitatea este cu atât mai mare cu cât unghiurile de trecere sunt mai mici şi cu cât consolele sunt mai mari. 2
Capacitatea de încarcăre şi greutatea automobilelor
Masele autovehiculului sunt : a) masa proprie a autovehiculului ’’M 0’’ căreia îi corespunde greutatea proprie ’’G 0’’. Aceasta reprezintă masa vehiculului carosat fară încărcătură , gata de drum cu 90% din carburant si conducătorului auto (75 kg). b) masa totală maximă admisibilă ’’Ma’’ , căreia îi corespunde greutatea totală maximă admisibilă ’’Ga’’ . Aceasta reprezintă masa proprie a autovehiculului la care se adaugă masa maximă a încărcăturii stabilită de constructor.
c) masa totală maximă autorizată , căreia îi corespunde greutatea totală maximă autorizată . Aceasta reprezintă masa totală maximă a fiecarui tip de autovehicul autorizat pentru circulaţia pe drumurile publice conform legislaţiei în vigoare. Nu poate depăşi masa totală tehnic admisibilă prevăzută de constructor . d) Sarcina utilă maximă constructivă a autovehiculului ‚’’M u’’ , căreia îi corespunde greutatea utilă ’’Gu’’ a autovehicului. Aceasta reprezintă masa maximă a încărcaturii prescrisă de constructor . e) Sarcinile pe puntea din faţă şi pe puntea din spate reprezintă masele ce revin fiecărei punţi prin repartizarea masei totale maxime admisibile . Acestora le corespund greutăţile pe puntea din faţă şi pe puntea din spate notate cu ’’G1’’ , respectiv ’’G2’’ (Fig. 3) . Poziţia centrului de masă pe directie orizontală şi verticală se poate determina în funcţie de ampatamentul autovehiculului prin măsurarea experimental prin cântărire a sarcinilor corespunzătoare fiecărei punţi , mai întâi cu autovehiculul situat pe un plan orizontal şi apoi pe un plan înclinat. Fig. 1.3 CAPITOLUL II
REZISTENŢE LA DEPLASAREA AUTOMOBILELOR II.1. Rezistenţa la rulare
Rezistenaţa la rulare ( R r ) este oforţă cu acţiune permanentă la rularea roţilor pe cale, de sens opus sensului deplasării autovehiculului. Cauzele fizice ale acestei rezistenţe la înaintare sunt: deformarea cu histerezis a pneului, frecări superficiale între pneu şi cale, frecările din lagărele roţii, deformarea căii, percuţia dintre elementele pneului şi microneregularităţile căii, efectul de ventuză produs de profilele cu contur închis pe banda de rulare etc.
Fig.2.1 Perderile de emergie prin fenomenul de histerezis la deformarea flancurilor si benzii de rulare
Fig.2.2. Deformarea caii de rulare
Fig.2.3. Dezechilibrul dintre valorile din zona posterioara si ce anterioare ale petei de contact in cazul rotii conduse Faţă de cauzele determinate, rezistenţa la rulare depinde de un număr mare de factori de influenţă, printre caresemnificativi sunt: construcţia pneului, viteza de deplasare, presiunea aerului din pneu, forţele şi momentele ce acţionează asupra roţii. În calculele de proiectare dinamică a autovehiculelor, rezistenţa la rulare este luată în considerare prin coeficientul rezistenţei la rulare f , care reprezintă o forţă specifică la rulare definită prin relaţia: f
Rr Ga cos
, unde:
R r – este rezistenţa la rulare ; Ga cos - componenta greutăţii normală pe cale ;
Fig.2.4. Procesele de histerezis din cauciuc produse la depasire microneregularitatilor drumului II.2. Rezistenţa la urcarea pantelor
Rezistenta la urcarea pantei este, de fapt, component paralela cu panta a greutatii autovehiculului, indreptata catre baza pantei. Ea este aplicata, ca si forta de greutate, in central de greutate al autovehiculului. Pentr u pante cu înclinări mari ( 35o ) expresia rezistenţei la pantă este dată de relaţia : R p = Ga * p [ N ]
Fig.2.5 Inclinarea caii de rulare se apreciaza prin: -
unghiul cu orizontala,
- panta
=h/l ;
unde: h este diferenta de nivel urcata de autovehicul atunci cand parcurge pe cale o 10istant a carei proiectie pe orizontala este l. Pnata poate fi exprimata procentual:
=
Puterea necesara pentru invingerea rezistentei totale a drumului este data de diagramele din figura de mai jos:
Fig.2.6
II.3. Rezistenţa la demarare
Regimurile tranzitorii ale mişcării automobilului sunt caracterizate de sporiri ale vitezei (demaraje) şi reduceri ale vitezei (frânare). Rezistenţa la demarare ( R d ) este o forţă de rezistenţă ce se manifestă în regimul de mişcare accelerată a autovehiculului. Ca urmare a legăturilor cinematice determinate în lanţul cinematic al transmisiei dintre motor şi roţile motoare, sporirea vitezei de translaţie a autovehiculului se obţine prin sporirea vitezelor unghiulare de rotaţie ale elementelor transmisiei şi roţilor. Masa autovehiculului în mişcare de translaţie capătă o acceleraţie liniară, iar piesele aflate în mişcare de rotaţie, acceleraţii unghiulare. Influenţa asupra inerţiei în translaţie a pieselor aflate în rotaţie se f ace printr-un coeficient , numit coeficientul de influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie. Rezistenţa la demarare este astfel dată de relaţia: Rd
unde :
ma * *
dv dt
ma – masa automobilului [ kg ] ; - coeficientul de influenţă al maselor aflate
în mişcare de rotaţie ;
dv/dt = a – acceleraţia mişcării de translaţie a autovehiculului [ m/s 2 ].
Pentru calculul rezistenţei la demarare este necesară cunoaşterea mărimii coeficientului de influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie. Deoarece rezistenţa la rulare cât şi rezistenţa la pantă sunt determinate de starea şi caracteristicile căii de rulare, se foloseşte gruparea celor două forţe într -o forţă de rezistenţă totală a căii ( R ), dată de relaţia : R = Rr + Rp = Ga ( f cos + sin ) = Ga * [ N ] unde : - coef. rezistenţei totale a căii pentru înclinarea drumului de 350 II.4. Rezistenţa aerodinamică
Curgerea aerului peste caroseria autovehiculului este guvernata de relatia dintre viteza si presiune descrisa de legea lui Bernoulli pentru un fluid ideal ( lipsit de vascozitate, incompresibil ), neglijand fortele masice:
Ecuatia lui Bernolli arata ca in vecinatatea caroseriei suma presiunii statice si dinamice este constanta. Vizualizarea liniilor de curent in tunelul aerodinamic:
Fig.2.7 a) La distanta fata de caroserie: - presiunea statica este presiunea atosferica
,
- presiunea dinamica este produsa de viteza relative, care este constanta pentru toate
liniile de curent. Rezulta ca presiunea totala este aceeasi pentru toate liniile de curent. b) In apropierea caroseriei: -
liniile de curent se despart, unele trecand pe deasupra, altele trecand pe sub autovehicul, iar un ail loveste frontal;
-
faptul ca liniile de current se ridica in punctual A, trecand peste autovehicul arata ca presiunea static este mai mare decat cea atmosferica din liniile de current nedeformate de la dreapta. Daca presiunea static este mai mare decat cea atmosferica, viteza s-a redus, conform legii lui Bernoulli.
dupa depasirea partii frontale a capotei, in punctul B, liniile de current isi schimba din nou directia, curbandu-se in jos pentru a urmari profilul capotei; deci presiunea statia scade si, prin cinsecinta, viteza creste. Rezistenta aerului exista si este produsa de : - frecarea aerului pe suprafata caroseriei; - modul in care frecarea aerului de suprafata caroseriei modifica curgerea aerului in partea din spate a caroseriei. -
Utilizarea caracteristicii puterilor la studiul mi şcării autovehiculelor Ecuaţia bilanţului puterilor la roţile motoare ale autovehiculului este: P r = P rul + P p + P a + P d , unde P rul este puterea necesară învingerii rezistenţei la rulare, P p – puterea necesară învingerii rezistenţei la urcarea pantei. P a - puterea necesară învingerii rezistenţei aerului, P d - puterea necesară învingerii rezistenţei la accelerare.
La deplasarea cu viteză constantă, mai mică decât viteza maximă posibil a fi dezvoltată în treapta respectivă, nu este utilizată întreaga p utere de care dispune motorul, el funcţionând la o sarcină parţială. Diferenţa de la punctul d la punctul e reprezintă „rezerva de putere” de care dispune motorul şi care poate fi utilizată fie pentru accelerarea autovehiculului fie pentru învingerea amplificării unei alte rezistenţe (de exemplu pentru urcarea unei pante mai accentuate). În această situaţie, este comandată trecerea la funcţionarea motorului la o sarcină mai mare, până la sarcina totală, dacă este necesar.
Punctul f , de intersectare a curbei puterii la roată cu curba rezistenţelor la înaintare reprezintă regimul la care puterea motorului este utilizată în întregime pentru învingerea rezistenţelor la rulare, la pantă şi a aerului, nemairămânând disponibilă putere pentru accelerare. Deci, în punctul f, , viteza acestui punct fiind viteza maximă ce poate fi dezvoltată pe drumul respectiv în treapta de viteze utilizată. În acest caz, bilanţul de puteri devine: Pr = Pe · nt = Prul + Pp + Pa Pentru studiul performanţelor maxime de tracţiune, trebuie analizată variaţia forţei de tracţiune în funcţie de viteză, atunci când motorul funcţionează la sarcină totală, iar schimbătorul de viteze este cuplat succesiv în toate treptele – caracteristica de tracţiune. Deoarece, pentr u o anumită treaptă a schimbătorului de viteze ( i sk ), Ft este direct proporţională cu M e, alura curbei sale de variaţie este similară au aceea a momentului motor. Pentru toate treptele schimbătorului de viteze, se obţine o f amilie de curbe:
Caracteristica exterioară a motoarelor cu combustie internă Parametrii de funcţionare ai motorului cu ardere internă cu piston sunt exprimaţi cu ajutorul caracteristicii de turaţie exterioară . Prin caracteristica de turaţie exterioară sau pe scurt caracteristica exterioară se inţelege funcţia de dependenţă a momentului motor şi a puterii motorului faţă de viteza unghiulară de rotaţie a arborelui cotit la admisiune totală , reglajele motorului şi temperature de funcţionare fiind cele optime. Pentru motoarele a căror caracteristică nu este determinată experimental cum este cazul când se proiectează un motor nou , se foloseşte o exprimare analitică a caracteristici exterioare de forma P=P(n) , M=M(n). Pentru ridicarea caracteristicii exterioare se folosesc relaţiile : nmin=0.175 x n P [rot/min]
nmax=1,08 x n P [rot/min] 9554 P ma x MP= [Nm] n P M= M ma x P=
n M 9554
M ma x M P n n M 2 n P n M
[Nm]
[KW] ,n nmin nmax MP Pmax M P
- variaţia turaţiei - turaţia minimă - turaţia minimă - momentul la puterea maximă - puterea maximă - variaţia momentului - variaţia puterii
Cu ajutorul acestor formule se obţine variaţia momentului si a puterii în funcţie de turaţia motorului.
Tab. 1.1 Variaţia puterii şi a momentului în funcţie de turaţia motorului n [rot/min]
P [KW]
M [Nm]
1.0500 1.3694 1.6888 2.0082 2.3276 2.6471 2.9665 3.2859 3.6053 3.9247 4.2441 4.5635 4.8829 5.2024 5.5218 5.8412 6.1606
12.1325 16.4869 21.0572 25.7903 30.6329 35.5320 40.4343 45.2868 50.0361 54.6293 59.0130 63.1343 66.9398 70.3765 73.3912 75.9306 77.9418
110.3945 115.0247 119.1249 122.6951 125.7352 128.2453 130.2253 131.6753 132.5953 132.9853 132.8452 132.1751 130.9750 129.2448 126.9846 124.1944 120.8741
6.4800 1.0500
79.3714 12.1325
117.0238 110.3945
1.3694
16.4869
115.0247
1.6888
21.0572
119.1249
Cap III. Caracteristica de tracţiune
Caracteristica de tracţiune al autovehiculului reprezintă echilibrul tuturor forţelor care acţionează asupra acestuia la mişcarea rectilinie, pe un drum oarecare având admisiunea plină a motorului, respectiv forţa totală la roată F R obţinută prin însumarea forţelor tangenţiale de la toate roţile motoare echilibrează suma tuturor rezistenţelor la înaintare, adică rezistenţa la rulare R r, rezistenţa la urcare a pantei R p, rezistenţa aerului R a, inclusiv rezistenţa la demarare R d. F R
Rr R p
Ra
Rd
Variaţia parabolică a forţei la roată este determinată de caracterul variaţiei momentului motorului în funcţie de turaţie.
Caracteristica de tracţiune numită şi forţa la roată se determină în condiţiile funcţionării motorului la sarcină totală cu reglaje la valorile optime. Aceasta reprezintă graficul de variaţie al forţei tangenţiale la roată dezvoltată de motor în funcţie de viteza de deplasare pentru fiecare treaptă de viteză selectată F R =f(va). F R
M i0 icv tr r r
[N],
r r – raza de rulare; ηtr – randamentul total al transmisiei; i0 – raportul de transmitere al transmisiei principale; icv – raportul de transmitere al treptelor de viteză; Viteza teoretică se calculează cu relaţia: va
0.377
r r n
i0 icv Rr Ga f
Ra
1 2
C x A
va2 13
f – rezistenţa la rulare; f = (0.018...0.024) → se adoptă f = 0.018; ρ – densitatea aerului; ρ = 1.226 [kg/m3]; Cx – coeficient de rezistenţă al aerului; Cx = 0.4; A C F B H CF – coeficient de cor ecţie; CF = 0.98; B – ecartamentul autovehiculului; H – înălţimea autovehiculului;
Tab.2.1. Bilanţul de tracţiune V [km/h]
Fa [N]
Fa+Fr [N]
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
2.5141 10.0564 22.6270 40.2258 62.8528 90.5080 123.1915 160.9032 203.6431 251.4112 304.2076 362.0322 424.8850
0.4003 0.4079 0.4204 0.4380 0.4607 0.4883 0.5210 0.5587 0.6014 0.6492 0.7020 0.7598 0.8227
140 150 160
492.7660 565.6753 643.6128
0.8906 0.9635 1.0414
170
726.5785
1.1244
180
814.5724
1.2124
n 1.0500 1.3694 1.6888 2.0082 2.3276 2.6471 2.9665 3.2859 3.6053 3.9247 4.2441 4.5635 4.8829 5.2024 5.5218 5.8412 6.1606 6.4800
M 110.3945 115.0247 119.1249 122.6951 125.7352 128.2453 130.2253 131.6753 132.5953 132.9853 132.8452 132.1751 130.9750 129.2448 126.9846 124.1944 120.8741 117.0238
I v 6.3793 8.3200 10.2606 12.2012 14.1418 16.0824 18.0230 19.9636 21.9042 23.8448 25.7854 27.7260 29.6667 31.6073 33.5479 35.4885 37.4291 39.3697
II R r 5.2303 5.4497 5.6439 5.8131 5.9571 6.0760 6.1698 6.2385 6.2821 6.3006 6.2940 6.2622 6.2054 6.1234 6.0163 5.8841 5.7268 5.5444
v 11.6695 15.2194 18.7693 22.3192 25.8691 29.4190 32.9689 36.5188 40.0687 43.6186 47.1685 50.7184 54.2683 57.8182 61.3681 64.9179 68.4678 72.0177
R r 2.8592 2.9792 3.0853 3.1778 3.2566 3.3216 3.3729 3.4104 3.4342 3.4443 3.4407 3.4234 3.3923 3.3475 3.2889 3.2166 3.1307 3.0309
Treptele de viteză III v R r 17.3352 1.9248 22.6086 2.0055 27.8820 2.0770 33.1554 2.1392 38.4288 2.1922 43.7022 2.2360 48.9755 2.2705 54.2489 2.2958 59.5223 2.3118 64.7957 2.3186 70.0691 2.3162 75.3425 2.3045 80.6159 2.2836 85.8893 2.2534 91.1627 2.2140 96.4361 2.1654 101.7095 2.1075 106.9829 2.0403
IV v 23.6857 30.8909 38.0962 45.3014 52.5066 59.7119 66.9171 74.1223 81.3275 88.5328 95.7380 102.9432 110.1485 117.3537 124.5589 131.7642 138.9694 146.1746
V R r 1.4087 1.4678 1.5201 1.5657 1.6044 1.6365 1.6617 1.6802 1.6920 1.6970 1.6952 1.6866 1.6713 1.6492 1.6204 1.5848 1.5424 1.4933
v 29.1739 38.0486 46.9233 55.7981 64.6728 73.5475 82.4223 91.2970 100.1717 109.0465 117.9212 126.7959 135.6707 144.5454 153.4201 162.2949 171.1696 180.0443
R r 1.1437 1.1917 1.2341 1.2711 1.3026 1.3286 1.3491 1.3642 1.3737 1.3777 1.3763 1.3693 1.3569 1.3390 1.3156 1.2867 1.2523 1.2124
Cap. IV Caracteristica dinamică a autovehiculelor
Forţa de tracţiune disponibilă, excedentară F e = FR -R a, care se utilizează la învingerea rezistenţelor drumului şi rezistenţei la demarare, caracterizează dinamicitatea autovehiculului, dar nu poate fi folosită ca indice de comparaţie pentru autovehiculele de greutăţi diferite deoarece la valori egale ale forţei excedentare Fe, calităţile dinamice ale unui autovehicul cu greutate totală mai mică sunt superioare celor ale unui autovehicul cu greutate totală mai mare. De aceea, aprecierea calităţilor dinamice ale autovehiculelor se face cu ajutorul factorului dinamic D, care este o forţă excedentară specifică, deci un parametru adimensional dat de raportul dintre forţa de tracţiune excedentară F e şi greutatea totală a autovehiculului Ga respectiv: D
F e Ga
F R
Ra
Ga
F R
k A v 2 Ga
Curbele de variaţie ale factorului dinamic în funcţie de viteza autovehiculului, pentru toate treptele cutiei de viteză, reprezintă caracteristica dinamică a autovehiculului prezentată în fig. 3.1.
n 1.0500 1.3694 1.6888 2.0082 2.3276 2.6471 2.9665 3.2859 3.6053 3.9247 4.2441 4.5635 4.8829 5.2024 5.5218 5.8412 6.1606 6.4800
I v 6.3793 8.3200 10.2606 12.2012 14.1418 16.0824 18.0230 19.9636 21.9042 23.8448 25.7854 27.7260 29.6667 31.6073 33.5479 35.4885 37.4291 39.3697
D
0.2366 0.2465 0.2553 0.2629 0.2693 0.2746 0.2788 0.2818 0.2837 0.2844 0.2840 0.2825 0.2798 0.2759 0.2710 0.2648 0.2575 0.2491
II v 11.6695 15.2194 18.7693 22.3192 25.8691 29.4190 32.9689 36.5188 40.0687 43.6186 47.1685 50.7184 54.2683 57.8182 61.3681 64.9179 68.4678 72.0177
D
0.1292 0.1345 0.1392 0.1432 0.1466 0.1493 0.1514 0.1528 0.1536 0.1537 0.1532 0.1520 0.1501 0.1477 0.1445 0.1408 0.1363 0.1312
Treptele de viteză III v D 17.3352 0.0868 22.6086 0.0902 27.8820 0.0931 33.1554 0.0955 38.4288 0.0975 43.7022 0.0990 48.9755 0.1000 54.2489 0.1005 59.5223 0.1006 64.7957 0.1001 70.0691 0.0992 75.3425 0.0978 80.6159 0.0959 85.8893 0.0936 91.1627 0.0907 96.4361 0.0874 101.7095 0.0836 106.9829 0.0793
IV v 23.6857 30.8909 38.0962 45.3014 52.5066 59.7119 66.9171 74.1223 81.3275 88.5328 95.7380 102.9432 110.1485 117.3537 124.5589 131.7642 138.9694 146.1746
D
0.0631 0.0653 0.0671 0.0685 0.0695 0.0700 0.0701 0.0698 0.0690 0.0679 0.0663 0.0643 0.0618 0.0590 0.0557 0.0520 0.0478 0.0433
V v 29.1739 38.0486 46.9233 55.7981 64.6728 73.5475 82.4223 91.2970 100.1717 109.0465 117.9212 126.7959 135.6707 144.5454 153.4201 162.2949 171.1696 180.0443
D
0.0511 0.0528 0.0542 0.0552 0.0558 0.0561 0.0560 0.0555 0.0546 0.0534 0.0518 0.0499 0.0476 0.0449 0.0419 0.0385 0.0347 0.0306
Valoarea maximă a forţei la roată este limitată de alunecarea roţilor pe suprafaţa drumului şi atunci limita superioară a acestei forţe este: F Rmax Z m - Zm reacţiunea normală la puntea motoare. b Z m Ga L
b – este distanţa de la centrul de greutate la puntea spate; φ – coeficient de aderenţă şi ia valorile 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6; Introducând FRmax în ex presia factorului dinamic se obţine factorul dinamic sau factorul de propulsie Dφ: D
Z m
k A v 2
Ga
Parametrii principali ai calităţilor dinamice de tracţiune sunt: raportul dintre puterea maximă şi greutatea autovehiculului, factorul dinamic maxim la prima treaptă de viteză şi priza directă, precum şi viteza maximă pe drum orizontal de calitate bună cu încărcătură nominală.
n I v Dφ 1.0500 6.3793 0.2399 1.3694 8.3200 0.2395 1.6888 10.2606 0.2390 2.0082 12.2012 0.2382 2.3276 14.1418 0.2372 2.6471 16.0824 0.2359 2.9665 18.0230 0.2344 3.2859 19.9636 0.2327 3.6053 21.9042 0.2308 3.9247 23.8448 0.2286 4.2441 25.7854 0.2262 4.5635 27.7260 0.2236 4.8829 29.6667 0.2208 5.2024 31.6073 0.2177 5.5218 33.5479 0.2144 5.8412 35.4885 0.2109 6.1606 37.4291 0.2071 6.4800 39.3697 0.2031
II v 11.6695 15.2194 18.7693 22.3192 25.8691 29.4190 32.9689 36.5188 40.0687 43.6186 47.1685 50.7184 54.2683 57.8182 61.3681 64.9179 68.4678 72.0177
Dφ
0.1999 0.1995 0.1990 0.1982 0.1972 0.1959 0.1944 0.1927 0.1908 0.1886 0.1862 0.1836 0.1808 0.1777 0.1744 0.1709 0.1671 0.1631
Treptele de viteză III v Dφ 17.3352 0.1599 22.6086 0.1595 27.8820 0.1590 33.1554 0.1582 38.4288 0.1572 43.7022 0.1559 48.9755 0.1544 54.2489 0.1527 59.5223 0.1508 64.7957 0.1486 70.0691 0.1462 75.3425 0.1436 80.6159 0.1408 85.8893 0.1377 91.1627 0.1344 96.4361 0.1309 101.7095 0.1271 106.9829 0.1231
IV v 23.6857 30.8909 38.0962 45.3014 52.5066 59.7119 66.9171 74.1223 81.3275 88.5328 95.7380 102.9432 110.1485 117.3537 124.5589 131.7642 138.9694 146.1746
V Dφ
0.1199 0.1195 0.1190 0.1182 0.1172 0.1159 0.1144 0.1127 0.1108 0.1086 0.1062 0.1036 0.1008 0.0977 0.0944 0.0909 0.0871 0.0831
v 29.1739 38.0486 46.9233 55.7981 64.6728 73.5475 82.4223 91.2970 100.1717 109.0465 117.9212 126.7959 135.6707 144.5454 153.4201 162.2949 171.1696 180.0443
Dφ
0.0799 0.0795 0.0790 0.0782 0.0772 0.0759 0.0744 0.0727 0.0708 0.0686 0.0662 0.0636 0.0608 0.0577 0.0544 0.0509 0.0471 0.0431
Îmbunătăţirea performanţelor autovehiculelor se obţine prin creşterea factorului dinamic, care se poate realiza prin mărirea cuplului motorului, prin mărirea raportului de transmitere din transmisia principală, prin reducerea greutăţii proprii şi prin construirea unor caroserii mai aerodinamice.
Cap. V Determinarea acceleraţiilor autovehiculelor
Acceleraţia autovehiculului se caracterizează, în general, calităţile lui dinamice, în condiţii egale, cu cât acceleraţia este mai mare cu atât creşte viteza medie de exploatare. Valoarea acceleraţiei autovehiculului se poate determina cu ajutorul caracteristicii dinamice utilizând relaţia: D
dv
g dt
,
de unde: a
dv dt
D
g
Rezultă că acceleraţia autovehiculului a este direct proporţională cu diferenţa (D – ψ) deci este cu atât mai mare cu cât factorul dinamic este mai mare şi invers proporţională cu coeficientul maselor de rotaţie δ. Ψ – rezistenţa totală a drumului; f cos sin
δ – coeficientul de influenţă a maselor în mişcare de rotaţie asupra maselor de translatare a autovehiculului. 1 J m tr itr 2 ma r r 2 n
J R
1
ma r r 2
ma
Ga g
Jm – moment de inerţie al mecanismului motor; Jm = 0.02...0.07 [kg·m2]; JR – moment de inerţie al unei roţi a autovehiculului; JR = 0.2...0.6 [kg·m2];
n – numărul de roţi a autovehiculului;
Reprezentarea grafică a acceleraţiei şi a inversei acceleraţiei sunt prezentate în figurile 4.1. şi 4.2.
n 1.0500 1.3694 1.6888 2.0082 2.3276 2.6471 2.9665 3.2859 3.6053 3.9247 4.2441 4.5635 4.8829 5.2024 5.5218 5.8412 6.1606 6.4800
I v 6.3793 8.3200 10.2606 12.2012 14.1418 16.0824 18.0230 19.9636 21.9042 23.8448 25.7854 27.7260 29.6667 31.6073 33.5479 35.4885 37.4291 39.3697
II a
2.0235 2.1151 2.1960 2.2664 2.3262 2.3754 2.4140 2.4420 2.4594 2.4662 2.4624 2.4480 2.4230 2.3874 2.3413 2.2845 2.2171 2.1391
v 11.6695 15.2194 18.7693 22.3192 25.8691 29.4190 32.9689 36.5188 40.0687 43.6186 47.1685 50.7184 54.2683 57.8182 61.3681 64.9179 68.4678 72.0177
a
1.0664 1.1174 1.1622 1.2007 1.2330 1.2591 1.2789 1.2925 1.2999 1.3010 1.2959 1.2846 1.2671 1.2433 1.2133 1.1770 1.1346 1.0859
Treptele de viteză III v a 17.3352 0.6648 22.6086 0.6978 27.8820 0.7261 33.1554 0.7498 38.4288 0.7689 43.7022 0.7833 48.9755 0.7930 54.2489 0.7981 59.5223 0.7985 64.7957 0.7942 70.0691 0.7853 75.3425 0.7718 80.6159 0.7536 85.8893 0.7307 91.1627 0.7032 96.4361 0.6711 101.7095 0.6342 106.9829 0.5928
IV v 23.6857 30.8909 38.0962 45.3014 52.5066 59.7119 66.9171 74.1223 81.3275 88.5328 95.7380 102.9432 110.1485 117.3537 124.5589 131.7642 138.9694 146.1746
V a
0.4375 0.4591 0.4766 0.4900 0.4992 0.5044 0.5054 0.5023 0.4951 0.4838 0.4683 0.4488 0.4251 0.3973 0.3654 0.3294 0.2893 0.2451
v 29.1739 38.0486 46.9233 55.7981 64.6728 73.5475 82.4223 91.2970 100.1717 109.0465 117.9212 126.7959 135.6707 144.5454 153.4201 162.2949 171.1696 180.0443
a
0.3216 0.3384 0.3516 0.3612 0.3672 0.3697 0.3687 0.3640 0.3558 0.3441 0.3288 0.3099 0.2875 0.2615 0.2319 0.1988 0.1621 0.1219
fig 4.1 Variatia acceleratiei n
I v
II 1
a
1.0500 6.3793 0.4942 1.3694 8.3200 0.4728 1.6888 10.2606 0.4554 2.0082 12.2012 0.4412 2.3276 14.1418 0.4299 2.6471 16.0824 0.4210 2.9665 18.0230 0.4143 3.2859 19.9636 0.4095 3.6053 21.9042 0.4066 3.9247 23.8448 0.4055 4.2441 25.7854 0.4061 4.5635 27.7260 0.4085 4.8829 29.6667 0.4127 5.2024 31.6073 0.4189 5.5218 33.5479 0.4271 5.8412 35.4885 0.4377 6.1606 37.4291 0.4510 6.4800 39.3697 0.4675
v 11.6695 15.2194 18.7693 22.3192 25.8691 29.4190 32.9689 36.5188 40.0687 43.6186 47.1685 50.7184 54.2683 57.8182 61.3681 64.9179 68.4678 72.0177
1
a
0.9377 0.8949 0.8604 0.8328 0.8110 0.7942 0.7819 0.7737 0.7693 0.7686 0.7716 0.7784 0.7892 0.8043 0.8242 0.8496 0.8814 0.9209
Treptele de viteză III v 1 17.3352 22.6086 27.8820 33.1554 38.4288 43.7022 48.9755 54.2489 59.5223 64.7957 70.0691 75.3425 80.6159 85.8893 91.1627 96.4361 101.7095 106.9829
a
1.5043 1.4331 1.3772 1.3336 1.3006 1.2767 1.2611 1.2530 1.2524 1.2591 1.2733 1.2957 1.3270 1.3685 1.4220 1.4902 1.5767 1.6870
IV v 23.6857 30.8909 38.0962 45.3014 52.5066 59.7119 66.9171 74.1223 81.3275 88.5328 95.7380 102.9432 110.1485 117.3537 124.5589 131.7642 138.9694 146.1746
V 1
a
2.2855 2.1780 2.0981 2.0409 2.0030 1.9826 1.9786 1.9908 2.0198 2.0671 2.1352 2.2282 2.3523 2.5167 2.7364 3.0355 3.4565 4.0805
v 29.1739 38.0486 46.9233 55.7981 64.6728 73.5475 82.4223 91.2970 100.1717 109.0465 117.9212 126.7959 135.6707 144.5454 153.4201 162.2949 171.1696 180.0443
1
a
3.1091 2.9553 2.8445 2.7688 2.7231 2.7048 2.7126 2.7471 2.8103 2.9062 3.0415 3.2267 3.4785 3.8242 4.3115 5.0296 6.1671 8.2024
fig.4.2 Variatia inversei acceleratiei Cap. VI Stabilitatea autovehiculului
Forţele ce acţionează asupra autovehiculelor pot fi grupate în două categorii mari. În prima categorie se includ forţele care se pot modifica nemijlocit prin comenzile executate de către conducător. În a doua categorie se includ forţele care se manifestă întâmplător, deci care nu pot fi modificate în mod nemijlocit de către conducător . După modul cum se produc mişcările în raport cu axele principale ale autovehiculului se deosebesc stabilitatea longitudinală şi stabilitatea transversală, fiecare dintre ele putânduse referi la atingerea limitei de aderenţă sau la răsturnare. 5.1. Stabilitatea longitudinală a autovehiculelor cu roţi Stabilitatea longitudinală a autovehiculelor este capacitatea autovehiculului de a se opune alunecării sau patinării longitudinale precum şi răsturnării în raport cu o axă transversală. 5.1.1. Stabilitatea longitudinală la răsturnare a autovehiculelor Pentru un regim de mişcare dat există un unghi limită de răsturnare αr , la care începe să se producă răsturnarea şi este dat de relaţia:
r
arctg
r
52,11
b h g
5.1.2. Stabilitatea longitudinală la alunecare a autovehiculelor a
φ αa
0,7 12.95
b arctg L h g
0,35 7,2
0,15 3.28
Viteza de răsturnare datorată rezistenţei aerului este dată de relaţia:
[km/h]
b Ga
V r ha
k A 13
0.00471 C z b A
vr =466,29 [km/h] Cz – coeficient de portanţă; Cz = 0.3...0.5; Cz = 0,3;
5.2. Stabilitatea transversală a autovehiculelor Stabilitatea transversală este capacitatea autovehiculului de a se opune derapării sau răsturnării transversale în raport cu dreapta care uneşte centrele petelor de contact ale roţilor de pe aceeaşi parte a autovehiculului Pierderea stabilităţii transversale este provocată de acţiunea forţelor transversale. Acestea sunt determinate de deplasarea în curbă, înclinarea transversală a căii de rulare, vântul lateral şi neregularităţile căii de rulare. Efectele cele mai mari sunt date de forţele inerţiei care iau naştere la mersul în curbă. - viteza limită de răsturnare pe cale de rulare cu înclinare transversală sau curbă la viteză constantă 0,5 E
h g
vr 11,3 1
0,5 E
h g
tg
Rv [Km/h]
tg
- pentru cale orizontală E vr 11,3 Rv [Km/h] Z h g - viteza limită de derapare y tg Rv [Km/h] vd 11,3 1 y tg
R v β = 00 vd 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
32.3898 45.8060 56.1007 64.7795 72.4257 79.3384 85.6952 91.6121 97.1693 102.4254 107.4247 112.2014 116.7829 121.1914 125.4450 129.5590 133.5464 137.4181 141.1837 144.8514 148.4285 151.9214 155.3358 158.6767 161.9488 165.1560 168.3021 171.3905 174.4242 177.4060
φ = 0.7 vr
29.8970 42.2807 51.7831 59.7940 66.8517 73.2324 79.1000 84.5615 89.6910 94.5426 99.1571 103.5662 107.7951 111.8643 115.7905 119.5880 123.2684 126.8422 130.3180 133.7034 137.0052 140.2293 143.3809 146.4647 149.4849 152.4453 155.3493 158.2000 161.0002 163.7526
φ = 0.35 vr 21.1404 29.8970 36.6162 42.2807 47.2713 51.7831 55.9321 59.7940 63.4211 66.8517 70.1147 73.2324 76.2227 79.1000 81.8763 84.5615 87.1640 89.6910 92.1487 94.5426 96.8773 99.1571 101.3856 103.5662 105.7018 107.7951 109.8486 111.8643 113.8443 115.7905
β = 40 φ =0.15 vd vr 13.8396 19.5722 23.9709 27.6792 30.9463 33.9000 36.6162 39.1443 41.5189 43.7647 45.9008 47.9418 49.8994 51.7831 53.6006 55.3585 57.0622 58.7165 60.3255 61.8926 63.4211 64.9136 66.3725 67.8000 69.1981 70.5685 71.9128 73.2324 74.5286 75.8027
34.7530 49.1482 60.1940 69.5061 77.7102 85.1272 91.9479 98.2965 104.2591 109.8988 115.2628 120.3881 125.3039 130.0340 134.5980 139.0122 143.2905 147.4447 151.4850 155.4204 159.2585 163.0062 166.6698 170.2545 173.7652 177.2065 180.5821 183.8958 187.1509 190.3503
β = 60 vd 35.9881 50.8949 62.3332 71.9762 80.4718 88.1525 95.2156 101.7897 107.9643 113.8044 119.3590 124.6665 129.7570 134.6552 139.3813 143.9524 148.3828 152.6846 156.8685 160.9437 164.9182 168.7992 172.5929 176.3050 179.9405 183.5040 186.9997 190.4312 193.8019 197.1150
- condiţia de stabilitate transversală la răsturnare la deplasarea rectilinie cu viteză constantă: 2 hg arctg E β=40,81 - condiţia de stabilitate transversală la derapare la deplasarea rectilinie cu viteză constantă: arctg
1
y
β=34.99 E-ecartamentul autovehiculului β-unghiul de înclinare transversală a drumului hg- poziţia centrului de greutate φy-coeficient de aderanţă
5.3Stabilitatea mişcării rectilinii la devierea pneurilor
vcr 11,3
L G2 K 2
G1
[Km/h]
K 1
vcr =38,94 K 1,K 2-coeficienţi de rezistenţă la devierea pneurilor
Cap. VII Precizarea vibratilor şi zgomotelor din autovehicul
Deplasarea autovehiculelor pe drum este însoţită de apariţia permanentă a oscilaţiilor şi şocurilor. Aceste oscilaţii se manifestă la nivelul maselor suspendate şi nesuspenda te ale autovehiculelor influenţând considerabil confortabilitatea pasagerilor, integritatea mărfurilor transportate, durabilitatea elementelor componente ale caroseriei, suspensiei, transmisiei şi motorului. Şocurile şi oscilaţiile la care sînt supuse autovehiculele sînt determinate de cauze exterioare şi interioare. Trebuie remarcat că aceste cauze se manifestă de cele mai multe ori simultan. Şocurile şi oscilaţiile existente la autovehicule au o influenţă nocivă asupra organismului uman, provocând oboseli mari şi senzaţii fiziologice neplăcute persoanelor aflate în automobile. În situaţiile în care se circulă cu viteze ridicate pe drumuri de calitate proastă, dacă nu se iau măsuri speciale de protecţie, suferă mult integritatea mărfurilor transportate. In afară de aceasta din cauza şocurilor şi oscilatiilor în organele componente ale autovehiculelor (suspensie, transmisie, motor) apar sarcini dinamice mari. Chiar dacă nu în toate situaţiile se ajunge la depăşirea limitei de rupere a pieselor, din cauza şocurilor şi oscilaţiilor piesele componente ale automobilelor sunt supuse la solicitări variabile care au un caracter, de cele mai multe ori, aleator şi care reduc mult rezistenţa la oboseală a acestora. ' Tot ca urmare a existenţei şocurilor şi oscilaţiilor la autovehicule se ajunge la reducerea eficienţei transportului, cu astfel de mijloace, ca urmare a micşorării considerabile a vitezei de deplasare. De asemenea, deplasarea autovehicu lelor în astfel de condiţii este însoţită de creşterea consumului de combustibil necesar învingerii rczistenţelor suplimentare în elementele suspensiei şi pierderilor suplimentare de energie în pneuri. Şocurile şi oscilaţiile la autovehicule depind de drum ul pe care se deplasează şi de tipul autovehiculului. Ele se pot clasifica în : a) şocuri şi oscilaţii provocate de denivelările şi neregularităţile suprafeţei drumului, de rafalele de vânt, de frânarea autovehiculului etc. Şi b) şocuri şi oscilaţii provocate de motor, transmisie, direcţie şi sistemul pneu-roată. La autovehicule se studiază: a) oscilaţiile libere sau proprii, care pot fi neamortizate şi amortizate în scopul stabilirii pulsaţiilor proprii şi a influenţelor maselor nesuspendate, caracteristicilor elastice şi de amortizare ale suspensiei asupra confortabilităţii şi a rcgimului de deplasare ; b) oscilaţiile forţate sau întreţinute care solicită permanent autovehiculele în timpul mişcării. Studiul acestor oscilaţii este necesar pentru a stabili pulsaţiile periculoase ale factorilor perturbatori în scopul evitării funcţionării întregului sistem în zonele de rezonanţă. De asemenea studiul unor astfel de oscilaţii permite cercetarea influenţei fiecărui factor perturbator în parte asupra comportării autovehiculelor şi a subansamblelor componente în timpul deplasării. La autovehicule, în timpul deplasării, se pot întîlni următoarele tipuri de oscilaţii sau vibraţii:
1. Oscilaţii ale şasiului şi caroseriei, considerate ca un rigid nedeformabil aşezat pe suspensia elastică formată din arcuri, sau arcuri şi pneuri. Aceste oscilaţii au un caracter de oscilaţii libere, provocate de neregularităţile suprafeţei drumului, care acţionează sub formă de şocuri. Uneori, în urma uzării, suprafaţa şoselei ia forma unor valuri ; autovehiculele care se deplasează pe ea la o anumită viteză intră în rezonanţă, ajungându -se la oscilaţii periculoase. . Ca rigid suspendat elastic, ansamblul şasiu-caroserie are 6 grade de liber-tate : translaţii verticale, orizontale, longitudinale şi transversale şi rotaţii în jnrul celor trei axe, pe aceleaşi direcţii. Pe de altă parte, roţile din faţă şi din spate sprijinite pe pneuri pot să oscileze împreună cu punţile corespun-zătoare, dacă punţile sînt rigide, sau fiecare separat cînd autovehiculul este echipat cu suspensie independentă. 2. Vibraţiile de torsiune şi încovoiere ale pieselor motorului şi subansamblelor transmisiei. Aceste vibraţii se analizează pe modele dinamice echivalente cu un număr mai mare sau mai mic de grade de libertate în funcţie de numărul de cilindrii ai motorului, de numărul de punţi motoare şi dacă se ia în considerare sau nu cinematica şi dinamica mecanismelor diferenţiale de transmisie. Aceste oscilaţii sînt cauzate atît de neregularităţile suprafeţelor drumului cât şi de o serie de factori perturbatori interiori (momentul dc torsiune al motorului este variabil periodic în timp, cuplarea ambreiajului, schimbarea treptelor de viteze, funcţionarea transmisiilor cardanice). 3. Vibraţiile motorului, ambreiajului şi cutiei de viteze în ansamblu faţă de şasiu. De obicei aceste subansamble se montează elastic pe şasiu şi dacă rezemarea este necorespunzătoare se ajunge la desfacerea prematură a îmbinărilor, la fusuri şi ruperi în şasiu şi cartere. Prin luarea în considerare a acestor oscilaţii modelele dinamice echivalente ale autovehiculelor se complică şi mai mult. ; : 4. Vibraţii de fluturare, care se manifestă prin oscilaţiile roţilor de direcţie într -un plan perpendicular pe direcţia de mers. 0 formă mai accentuată a fluturării este fenomenul de shimmy, cînd roţile din faţă se ridică succesiv de pe suprafaţa drumuliii, şi urmele lor au formă curbilinie. Aceste fenomene se datoresc unei execuţii necorespunzătoare a articulaţiilor şi jocurilor din acestea. Ele au ca urmare uzări rapide ale pneurilor, uzări ale articulaţiilor, mers instabil etc. 5. Vibraţii ale scaunelor conducâtorului auto şi pasagerilor care determină în bună parte confortabilitatea autovehiculelor. Aceste vibraţii sînt cauzate de însumarea efectelor factorilor perturbatori exteriori şi inferiori. Prin inlermediul scaunelor se transmit vibraţiile corpului omenesc şi de aceea construcţiile acestora trebuie să fie astfel realizate încît să ducă la diminuarea efectelor dăunătoare. La vehiculele remorcate se observâ adesea oscilaţii de pendulare, mani -festate prin aceea că remorca nu urmează drumul autotractorului. Astfel de oscilaţii sînt favorizate de jocurile în articulaţia dispozitivului de remor -care, de poziţia punctelor de legare la autotractor şi remorcă a triunghiului de articulaţie, de ecartamentul remoreii, de poziţia centrului ei de masă etc. Uneori, cînd acest sistem de remorcare este defectuos, oscilaţiile de pendulare devin periculoase. Cercetarea teoretică a oscilaţiilor autovehiculelor se face pe modele dinamice de complexitate mai mică sau mai mare. Complexitatea modelelor dinamice fiind determinată în mare măsură de posibilităţile de analiză şi integrare a sistemelor de ecuaţii diferenţiale care descriu starea de mişcare. Odată cu perfecţionarea performanţelor calculatoarelor electronice s -au dezvoltat metodele de integrare numerică aproximativă a sistemelor de ecuaţii diferenţiale şi ca urmare a crescut şi complexitatea modelelor dinamice.
