POLITECHNIKA ŚL
SKA
WYDZIAA
TRANSPORTU
KATEDRA BUDOWY POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH
BUDOWA POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH
LABOLATORIUM
OKREŚLENIE WA
AŚCIWOŚCI TRAKCYJNYCH POJAZDÓW
SAMOCHODOWYCH
Grupa TzK 31 ES
Rok akademicki 2012/2013
Dane do projektu otrzymane od prowadzącego laboratorium:
Marka pojazdu: Alfa Romeo
Model: 33
Rodzaj silnika: 1.8 td
Moc silnika: 62 kW przy obrotach 4200 obr/min
Moment obrotowy silnika: 178 N przy obrotach 2400 obr/min
Przełożenie I biegu: 3.545
Przełożenie II biegu: 1.864
Przełożenie III biegu: 1.323
Przełożenie IV biegu: 1.027
Przełożenie V biegu: 0.854
Przełożenie przekładni głównej: 3.182
Ogumienie: 175/70 TR 13
Masa: 1040 kg
Wymiary pojazdu: 1,814 x 1,35 m
W trakcie szukania wartości współczynnika oporu aerodynamicznego natrafiono na inne
niż podane wartości wymiarów pojazdu. W póz
niejszych obliczeniach przyjęto wartości:
Wymiary pojazdu b x h 1: 1,614 x 1,35 m
Współczynnik oporu aerodynamicznego Cx2: 0.36.
1
http://en.wikipedia.org/wiki/Alfa Romeo 33 Series
2
http://en.wikipedia.org/wiki/Automobile drag coefficient - Daily Mail Motor Review 1984
Strona | 2
1. Wyznaczenie charakterystyki zewnętrznej jednostki napędowej.
Na podstawie danych mocy i momentu silnika obliczono wartości powyższych dla
prędkości obrotowych 0,2nN, nM i nN.
Skorzystano z zależności:

= [ ] =
30
Wynik obliczeń przedstawia Tabela 1.
Charakterystyka zewnętrzna jednostki
napędowej
pr.obr.silnika 0,2nN nM nN
nS 840 2400 4200
NS 12,4 44,74 62
MS 141 178 141
Tabela 1.
Charakterystykę obrazuje Wykres 1.
Charakterystyka zewnętrzna jednostki napędowej
N [kW]
Ms [Nm]
70 350
N
60 300
50 250
40 200
Ms
30 150
20 100
10 50
n [obr/min]
0 0
0 1000 2000 3000 4000 5000
Wykres 1.
Strona | 3
2. Sporządzenie charakterystyki trakcyjnej.
Charakterystyka trakcyjna jest wykresem siły napędowej w funkcji prędkości jazdy
pojazdu dla poszczególnych biegów. Do obliczeń korzystamy z:
rd  promień dynamiczny wynikający z wymiarów obręczy koła i ogumienia rd = 0,24m,
�m  sprawność mechaniczna, na biegach pośrednich przyjęto �m = 0,88.
Korzystając z wzorów:
" " " "
[ ]
= = = 0,377

" !
Otrzymujemy wyniki zawarte w Tabeli 2.
nS 840 2400 4200
MS 141 178 141
Fn1
5724 7228 5724
v1
6,863 19,61 34,31
Fn2
3010 3801 3010
v2
13,05 37,29 65,26
Fn3
2136 2697 2136
v3
18,39 52,54 91,95
Fn4
1658 2094 1658
v4
23,69 67,68 118,4
Fn5
1379 1741 1379
v5
28,49 81,4 142,4
Tabela 2.
Charakterystykę trakcyjną obrazuje Wykres 2.
Fn [N]
Wykres siły napędowej Fn=f(v)
8000
7000
6000
I
5000
4000
II
3000
III
IV
2000
V
1000
0
v[km/h]
0 50 100 150
Wykres 2.
Strona | 4
3. Sporządzenie charakterystyki dynamicznej.
Charakterystyka dynamiczna jest wykresem współczynnika dynamicznego w funkcji
prędkości jazdy pojazdu dla poszczególnych biegów. Do obliczeń korzystamy z:
+
= 0,047 " " " [ ] = " [ ]
=
[1]

mc  masa całkowita
Fa - opór aerodynamiczny
gdzie:
pojazdu
A=0,75 b x h [m2]
g = 9,81 [m/s2]
Wyniki obliczeń przedstawia Tabela 3 a obrazuje je Wykres 3.
mc wg UE = mw + mosoby * ilość osób + mbagażu
nS 840 2400 4200
MS 141 178 141
mw = masa pojazdu + 68kg kierowca + 7kg bagaż podręczny
Fn1 5724 7228 5724
v1 6,9 19,6 34,3
mosoby = 70kg
Fa 1,3 10,6 32,6
mbagażu = 50kg
Fn-Fa 5723 7217 5692
D1 0,40 0,51 0,40
Fn2 3010 3801 3010
v2 13,1 37,3 65,3
D [1]
Charakterystyka dynamiczna D=f(v)
Fa 4,7 38,5 118
Fn-Fa 3005 3762 2892
0,50
D2 0,21 0,27 0,20
0,40 D1
Fn3 2136 2697 2136
v3 18,4 52,5 91,9
0,30
Fa 9,4 76,3 234
Fn-Fa 2127 2621 1902 D2
0,20
D3 0,15 0,18 0,13
D3
Fn4 1658 2094 1658 D4
0,10
D5
v4 23,7 67,7 118
Fa 15,5 127 388
0,00
Fn-Fa 1643 1967 1270
v[km/h]
0 50 100 150
D4 0,12 0,14 0,09
Wykres 3.
Fn5 1379 1741 1379
v5 28,5 81,4 142
Fa 22,4 183 561
Fn-Fa 1357 1558 818
D5 0,10 0,11 0,06
Tabela 3.
Strona | 5
4. Określenie podstawowych oporów ruch.
Opory toczenia obliczamy z wzoru:
( )
= " 1 + " [ ]
gdzie: f0 = 0,015,
k - przyjmujemy 5*10-5.
Opory aerodynamiczne obliczamy jak w pkt.3. Wyniki z obliczeń powyższych oporów
przedstawia Tabela 4. Dodatkowo dokonano ich zsumowania i wszystkie zależności
względem prędkości jazdy na płaskiej drodze (bez wzniesienia) przedstawiono na
Wykresie 4.
Ł
v
Ft [N] Fa [N] Ft+Fa
[km/h]
[N]
0 212,6 0,00 212,63
1200
Ft [N]
6,86 213,1 1,30 214,43
Opory toczenia i
Fa [N]
1000
13,05 214,4 4,71 219,15
opory aerodynamiczne
Ł Ft+Fa [N]
18,39 216,2 9,35 225,58
800
Ł Ft+Fa
19,61 216,7 10,63 227,35
600
23,69 218,6 15,52 234,12
Fa
Ft
28,49 221,3 22,44 243,70
400
34,31 225,2 32,56 257,71
200
37,29 227,4 38,45 265,87
52,54 242 76,33 318,31 0
v [km/h]
0 50 100 150
65,26 257,9 117,7 375,67
67,68 261,3 126,6 388,01
Wykres 4.
81,40 283,1 183,1 466,26
91,95 302,5 233,7 536,28
118,4 361,8 387,9 749,72
142,4 428,3 561,0 989,37
Tabela 4.
Z uwagi na fakt, że pojazdy w czasie ruchu nieustannie pokonują jakieś podjazdy i
zjazdy, ostatnimi z oporów, które należy uwzględnić w tym projekcie są opory
wzniesienia. Korzystając z wzoru:
!
= " [ ]
100
gdzie: hw - wysokość wzniesienia mierzona na 100m drogi.
Przyjmujemy "hw = 5% i nanosimy sumę wszystkich oporów na wykres charakterystyki
trakcyjnej pojazdu, co przedstawia Wykres 5. Obliczenia przedstawia Tabela 5.
Strona | 6
v [km/h] hw=0% hw=5% hw=10% hw=15% hw=20% hw=25% hw=30% hw=35% hw=40% hw=45% hw=50%
6,86 214 923 1632 2341 3050 3758 4467 5176 5885 6593 7302
13,05 219 928 1637 2345 3054 3763 4472 5181 5889 6598 7307
18,39 226 934 1643 2352 3061 3769 4478 5187 5896 6605 7313
19,61 227 936 1645 2354 3062 3771 4480 5189 5898 6606 7315
23,69 234 943 1652 2360 3069 3778 4487 5196 5904 6613 7322
28,49 244 952 1661 2370 3079 3788 4496 5205 5914 6623 7331
34,31 258 966 1675 2384 3093 3802 4510 5219 5928 6637 7345
37,29 266 975 1683 2392 3101 3810 4519 5227 5936 6645 7354
52,54 318 1027 1736 2445 3153 3862 4571 5280 5988 6697 7406
65,26 376 1084 1793 2502 3211 3920 4628 5337 6046 6755 7463
67,68 388 1097 1806 2514 3223 3932 4641 5349 6058 6767 7476
81,40 466 1175 1884 2593 3301 4010 4719 5428 6136 6845 7554
91,95 536 1245 1954 2663 3371 4080 4789 5498 6206 6915 7624
118,4 750 1458 2167 2876 3585 4294 5002 5711 6420 7129 7837
142,4 989 1698 2407 3116 3824 4533 5242 5951 6660 7368 8077
Tabela 5.
Pełny wykres trakcyjny pojazdu
Fn [N]
9000
50%
8000
45%
7000
40%
I
6000
35%
30%
5000
25%
4000
II
20%
15%
3000
III
10%
IV
2000
V
5%
1000
0%
0
v [km/h]
0 50 100 150
Wykres 5.
Strona | 7
5. Sprawdzenie prawidłowości przełożenia I biegu  i1.
Aby przełożenie biegu I było prawidłowe powinno spełniać dwa podstawowe warunki:
" " " " "
d" d"
" " " "
Pierwsze kryterium sprawdzające (lewa strona równania) mówi, że pierwszy bieg musi
być tak dobrany, aby pojazd był w stanie pokonać maksymalne wzniesienia, jakie
występują na drogach publicznych.
Drugie kryterium sprawdzające (prawa strona równania) mówi, że siły napędowe przy
ruszaniu nie mogą przekroczyć siły przyczepności.
Ćmax przyjmujemy 0,115  szosy w terenie niegórzystym,
G1  obciążenie osi napędzanej, (napęd przedni, pełne obciążenie) G1=G*49%,
m1  współczynnik odciążenia kół przednich m1 = 0,87,
ź  współczynnik przyczepności, przyjmujemy 1- suchy asfalt dobrej jakości.
Wyniki obliczeń wyglądają następująco:
0,800 d" 3,545 d" 2,964
Kryterium drugie nie zostało spełnione.
6. Sporządzenie wykresu rozpędzania pojazdu.
Do sporządzenia wykresu rozpędzania korzystamy z używanego we wcześniejszych
obliczeniach wzoru:
"
= 0,377

" !
Tym razem jednak sporządzamy wykres, na którym na osi rzędnych umieszczamy
prędkość obrotową silnika a nie jak wcześniej siłę napędową. Dzięki temu wykres
przedstawiać będzie graficzny obraz rzeczywistych zakresów użytkowych prędkości
obrotowych silnika podczas rozpędzania (Wykres 6).
Strona | 8
n [obr/min] Wykres rozpędzania pojazdu
4500
n max
4000
v1
v2 v3 v4 v5
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
v[km/h]
0 50 100 150
Wykres 6.
7. Wnioski.
Analiza otrzymanych danych pozwoliła przećwiczyć wyznaczanie różnych charakterystyk
pojazdu. Na szczególną uwagę zasługuje charakterystyka dynamiczna, której wykresem
jest zależność współczynnika dynamicznego od prędkości jazdy pojazdu. Dzięki tej
zależności możemy porównywać własności trakcyjne zupełnie różnych pojazdów.
Kolejny przydatnym narzędziem jest tzw. pełny wykres trakcyjny, który obrazuje jakie
maksymalne wzniesienie mógłby pokonać w pełni obciążony pojazd. Otrzymany wynik,
mówiący o wzniesieniu z nachyleniem 50% jest oczywiście wartością czysto teoretyczną
ponieważ takie nachylenia nie występują na dogach publicznych. Można natomiast
spotkać wzniesienia o nachyleniu powyżej 20% ( np. drogi w Alpach) i według
otrzymanego wykresu wjeżdżanie na takie wzniesienia analizowanym tutaj pojazdem
wymagać by mogło redukcji do I biegu. Analizując wykres 4 możemy z niego odczytać
maksymalną prędkość na płaskiej drodze (bez wzniesienia) jaką może rozwinąć nasz w
pełni obciążony pojazd. Wartość tej prędkości wyznacza miejsce przecięcia linii oporów
toczenie i oporów aerodynamicznych. Jest to wartość około 115 km/h.
Niespełnione drugie kryterium prawidłowości doboru biegu I mówi nam, że samochód
dysponuje bardzo dużym zapasem siły napędowej i podczas ruszania możliwe jest
zerwanie przyczepność między podłożem a ogumieniem kół napędzanych.
Wykres 6 przedstawia zależność n=f(v). Linia pomarańczowa pokazuje zmiany zakresu
rzeczywistej pracy tego silnika. Pionowe odcinki tej linii przedstawiają zakresy użytkowe
prędkości obrotowych poszczególnych biegów. Dla biegów niższych zakresy są większe
niż dla biegów wyższych.
Strona | 9