1. Metody sporządzania charakterystyk silników samochodowych.

Wyróżnia się następujące metody sporządzania charakterystyk silnika:

1. stanowiskowe

2. obliczeniowe

3. obliczeniowo-wykreślne.

Metody stanowiskowe polegają na dokonywaniu pomiarów momentu obrotowego i zużycia paliwa silnika pracującego na hamowni silnikowej. Pomiarów dokonuje się dla wielu wartości prędkości kątowej wału korbowego, zachowując właściwe warunki pomiaru. Na podstawie zmierzonych wartości oblicza się pozostałe parametry silnika i wykreśla charakterystyki.

Metody obliczeniowe polegają na wyrażeniu zależności funkcyjnej za pomocą przybliżonego wzoru empirycznego.

Dostatecznie dokładnym przybliżeniem jest założenie, że krzywe przebiegu momentu jest wyrażona jako parabola drugiego stopnia. Krzywe przebiegu mocy N_s = f(n) będzie wtedy parabolą trzeciego stopnia.

Dane katalogowe samochodu zawierają najczęściej moc maksymalną przy odpowiadających jej obrotach – Ne_max/n_N, moment maksymalny także przy odpowiadających mu obrotach – M._max/n_M

Przyjmujemy zatem, że znamy wierzchołki szukanych paraboli, zaś ze wzoru

Metody obliczeniowo-wykreślne polegają na wykorzystaniu geometrycznych właściwości krzywych M, N charakterystyki. Z danych katalogowych znane są N_max i M_max oraz odpowiednie wartości prędkości. Pozostałe punkty charakterystyczne N_M i M_N oblicza się jak w poprzedniej metodzie

1. Wykres charakterystyki prędkościowej eksploatacyjnej silnika.

Eksploatacyjna charakterystyka prędkościowa przedstawia zależność od prędkości kątowej wału korbowego następujących wielkości: mocy użytecznej N, momentu obrotowego M., średniego ciśnienia użytecznego p_c, zużycia paliwa G i jednostkowego zużycia paliwa g_c . Charakterystykę tę sporządza się najczęściej drogą pomiarów na hamowni silnikowej w warunkach ustalonych. Urządzenie zasilające i zapłonowe silnika są wyregulowane tak, jak podczas normalnej eksploatacji silnika, zaś przepustnica otwarta całkowicie.

1. Charakterystyki podaży i zapotrzebowania mocy.

Charakterystyka zapotrzebowania mocy dla pojazdu samochodowego jest pewnym polem. Na osi odciętych odkładana jest prędkość jazdy, wybierana dowolnie aż do v_max . Na osi rzędnych – moc na kołach pojazdu N_K, wynikająca z pokonywania oporów ruchu na drodze poziomej przy wyjeżdżaniu na wzniesienie lub zjeżdżaniu z wzniesienia oraz przy przyspieszaniu (względnie hamowaniu).

Jeśli zatem kierowca jadąc samochodem wybiera punkty leżące w polu charakterystyki zapotrzebowania, to układ napędowy powinien spełniać stawianemu w ten sposób wymagania, czyli powinien dysponować tzw. charakterystyką podaży mocy.

Rys. 2. Charakterystyka podaży mocy

Pole charakterystyki podaży mocy układu napędowego pojazdu jest ograniczone przez:

1. Maksymalna prędkość pojazdu lub graniczna prędkość obrotowa silnika.

2. Maksymalna moc napędu dostarczana przy danej prędkości jazdy. Gdy przebieg mocy jest idealny to N_K = const.

3. Granica przyczepności. Przy małych prędkościach jazdy wymaganie stałej mocy spowodowałoby wzrost siły napędowej do nieskończoności. Wtedy siła przyczepności między kołami a jezdnią nie byłaby w stanie przenieść siły napędowej i staje się ograniczeniem pola podaży. Granice dla obszaru napędu i hamowania mogą być różne.

4. Charakterystyka uniwersalna silnika

Charakterystyka ta, zwana także charakterystyką ogólną, przedstawia w układzie współrzędnych p_e-n krzywe stałych wartości g_e i N_e oraz krzywą p_e odpowiadającą pełnemu otwarciu przepustnicy lub pełnej dawce paliwa.

Krzywe stałego jednostkowego zużycia g_e oraz krzywą maksymalnych ciśnień p_e uzyskuje się na podstawie badań silnika.

Zależności między mocą, momentem i średnim ciśnieniem efektywnym są następujące:

z pomiarów [kW] M₀[Nm] – z pomiarów

n[obr/min]

z definicji [kW] p_e[Mpa]

V_ss[dm³]

Oraz p_e=[Mpa] τ=1, 2 - dwusuw, czterosuw

Zatem moment obrotowy jest proporcjonalny do ciśnienia efektywnego,

natomiast krzywe stałych mocy stanowią rodzinę hiperbol równobocznych, które nanosi się na wykres.

Charakterystyka uniwersalna ułatwia analizę właściwości silnika i porównywania silników czy większe są powierzchnie małych g_e tym silnik może być bardziej ekonomiczny.

1. Wstępny dobór silnika do samochodu.

Charakterystyka uniwersalna umożliwia wstępny dobór silnika jako zespołu napędowego samochodu o ustalonych uprzednio oporach ruchu wynikających z przewidywanych prędkości jazdy, zdolności do pokonywania wzniesień i przyśpieszeń.

a)

Dla samochodów ciężarowych, autobusów lub samochodów osobowych o małym stosunku warstwica minimalnego g_e mieści się pomiędzy parabolami drugiego stopnia przechodzącymi przez M_max (opory przyspieszenia i wzniesienia) i przez M_N (opory jazdy poziomej), n(M_N) – wyznacza max prędkość jazdy na biegu bezpośrednim.

Pojazd wtedy będzie ekonomiczny gdyż silnik najczęściej jest wykorzystywany w obszarze małych g_e.

b)

Dla samochodów osobowych średniej klasy o dużym stosunku warstwica minimalnego g_e przecinana jest linią oporów ruchu na drodze poziomej.

Prędkość dopuszczalna n_dop wynika z dopuszczalnej prędkości jazdy ograniczonej przepisami ruchu drogowego.

1. Elastyczność silnika samochodowego: zdefiniować e_M, e_n, E_e

Elastyczność silnika samochodowego jest to zdolność przystosowania się silnika do zmiany obciążenia. Właściwość ta ma istotny wpływ na konstrukcję układu napędowego i właściwości trakcyjne pojazdu.

Wskaźnik elastyczności momentu obrotowego to stosunek

przy czym dla silnika z regulatorem za M_N podstawia się M_ZN

Przeciętnie dla silników ZI e_m=1,1÷1,3

ZS e_m=1,05÷1,15

Wskaźnik elastyczności prędkości kątowej wyraża się stosunkiem

przy czym dla silnika z regulatorem zamiast jest

Przeciętnie ,

im większa jest wartość tym większy jest zakres pracy silnika i lepiej nadaje się do celów trakcyjnych.

Wskaźnik elastyczności całkowitej jest to iloczyn

Został on wprowadzony w celu scharakteryzowania całkowitej elastyczności silnika za pomocą jednej tylko wielkości. Przeciętnie wartości

E=1,5÷2,5

do celów trakcyjnych korzystniejszy jest silnik o dużych wartościach wskaźnika elastyczności.

1. Straty w układzie napędowym - sprawność sprzęgła, skrzyni biegów, wału napędowego, przegubów, przekładni głównej, sprawność całkowita.

Straty mechaniczne w układzie napędowym określa się biorąc pod uwagę moc doprowadzoną do osi kół napędowych (moc na kołach N_k) i moc odbieraną od silnika N_s.

gdzie - sprawność mechaniczna sprzęgła

- sprawność mechaniczna skrzyni biegów

- sprawność mechaniczna wału napędowego

- sprawność mechaniczna przekładni głównej

Normalnie sprzęgło cierne pracuje bez poślizgu, występują jedynie straty wentylacyjne. Sprawność sprzęgła ciernego wynosi .

Sprawność sprzęgła hydrokinetycznego przy poślizgu od 100% do 3%. Dla samochodu osobowego w średnich warunkach przy szybkiej jeździe na dobrej drodze. Sprawność sprzęgła hydrokinetycznego jest mniejsza przy małej prędkości jazdy, a także zmniejsza się przy wzroście przenoszonego momentu

Straty energetyczne w skrzyni biegów powodowane są przez:

1. Tarcie w łożyskach,

2. Tarcie w uszczelkach,

3. Tarcie w zazębieniach i uderzenia międzyzębne,

4. Straty hydrauliczne.

Sprawność skrzyni biegów zależy od:

1. Konstrukcji skrzyni biegów:

   • ilość i rodzaj łożysk i uszczelek, ilość kół zębatych przenoszących moment, dokładność wykonania zazębień i gładkość zębów, ilość i lepkość oleju, ilość i wielkość kół obracających się w oleju, położenie i kształt ścianek obudowy.

2. Warunki pracy skrzyni biegów:

   • prędkość obrotowa kół, wielkość przenoszonego momentu, temperatura oleju.

Ogólnie sprawność skrzyni biegów określamy jako:

gdzie - moc silnika,

- moc utracona w skrzyni biegów.

Sprawność wały przegubowego

Sprawność ich zależy od:

• ilości przegubów, konstrukcji przegubów, kąta załamania w przegubie, wielkości przenoszonego momentu, prędkości obrotowej wału.

Najistotniejszy z powyższych czynników jest kąt załamania wału

	1,0	0,999	0,988	0,932	0,87

Sprawność przekładni głównej

gdzie N_T – moc tracona w przekładni,

N_X – moc na wejściu.

Czynniki wpływające na sprawność przekładni głównej są analogiczne do czynników skrzyni biegów. Sprawność jest najniższa na biegu bezpośrednim ze względu na najwyższą prędkość obrotową i duże opory hydrauliczne, na biegach niższych sprawność jest większa. Największa sprawność jest na biegu I (biegi do przodu).

Zjawisko to powoduje że sprawność całkowita na poszczególnych biegach jest praktycznie jednakowa.

Ogólna sprawność układu napędowego

Ogólna sprawność układu napędowego wyznaczana jest z zależności

1. Całkowita i jednostkowa siła napędowa.

2. Zdefiniować i wyrazić matematycznie opory: toczenia, wzniesienia, powietrza, bezwładności, przyczepy, skrętu.

Opór toczenia samochodu

Przyczynami występowania oporu toczenia są:

1. odkształcenie się i tarcie w ogumieniu, które zależy od budowy opony, grubości warstw i rodzaju bieżnika

2. odkształcenie powierzchni jezdni, które zależy od stanu i rodzaju drogi

3. tarcie powierzchniowe między kołem a jezdnią.

Siła oporu toczenia samochodu jest sumą sił oporu toczenia poszczególnych kół

a także może być przedstawiona jako suma oporu toczenia osi przedniej i tylnej

W przypadku kół toczonych

gdzie - współczynnik oporu toczenia koła toczonego.

Opór wzniesienia pojazdu

Siła oporu wzniesienia jest to składowa siły ciężkości pojazdu skierowana równolegle do kierunku jazdy.

gdzie: - nachylenie drogi,

G – ciężar pojazdu.

Przy małych kątach nachylenia drogi można przyjąć, że

wtedy

i

gdzie: w[%] – wzniesienie drogi.

Opór powietrza

Na samochód działają siły aerodynamiczne. Ich wypadkową możemy rozłożyć na trzy składowe wzajemnie prostopadłe, równoległe do osi głównych samochodu. Powstają tu także momenty od sił aerodynamicznych, gdyż siły te nie przechodzą przez środek ciężkości samochodu. Interesuje nas składowa wzdłużna skierowana przeciwnie do kierunku ruchu; nazywamy ją siłą oporu powietrza F_p.

Siła oporu powietrza przyłożona jest w środku ciężkości powierzchni czołowej samochodu (z pewnym przybliżeniem).

Całkowity opór powietrza składa się z:

1. Oporu ciśnienia

2. Oporu tarcia o zewnętrzne ściany samochodu

3. Opory wewnętrznego przepływu powietrza przez chłodnicę, urządzenia wentylacyjne.

Ogólnie opór powietrza zależy od:

1. Gęstości powietrza

2. Szybkości względnej samochodu do powietrza

3. Powierzchni rzutu samochodu na płaszczyznę prostopadłą do kierunku jazdy (powierzchnia czołowa)

4. Kształtu zewnętrznego samochodu

5. Gładkości powierzchni nadwozia

6. Oporów przepływu przez chłodnicę itp.

[N]

c_x – bezwymiarowy współczynnik kształtu,

A – pole powierzchni czołowej samochodu w [m²] (rzut samochodu w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku jazdy)

Opór bezwładności

Występuje on gdy samochód porusza się ruchem nieustalonym tzn. . Siłę bezwładności przeciwstawiającą się ruchowi postępowemu przykładamy w środku ciężkości samochodu. Nazywamy ją oporem bezwładności ruchu postępowego.

Opór skrętu

Podczas ruchu samochodu po torze krzywoliniowym powstaje dodatkowy opór. Jest on wynikiem szeregu zjawisk, z których najważniejsze to:

1. Koło z powodu elastyczności bocznej toczy się nie w płaszczyźnie symetrii lecz w kierunku odchylonym o kąt . Powstają dodatkowe odkształcenia w ogumieniu i nieodwracalne straty energetyczne histerezy.

2. Przy zmianie kierunku ruchu masie samochodu trzeba nadać przyspieszenie dośrodkowe w celu zrównoważenia siły dośrodkowej działającej wzdłuż promienia krzywizny toru.

R - odpowiada promieniowi środka ciężkości samochodu,

Opór przyczepy

Siła oporu przyczepy powstaje w przypadku ciągnięcia przyczepy przez samochód, zwana jest też siłą na haku lub siłą uciągu. Uwzględnia się tu składową równoległą do nawierzchni drogi.

gdzie - siła oporu toczenia przyczepy,

- siła oporu wzniesienia przyczepy,

- siła oporu bezwładności przyczepy,

- siła oporu powietrza przyczepy

G_p, δ_p – ciężar i współczynnik mas zredukowanych przyczepy.

1. Określić współczynniki oporu toczenia i powietrza.

W przypadku występowania kół toczonych i napędzanych (lub hamowanych) wprowadza się wartość średnią współczynnika czyli współczynnik oporu toczenia.

gdzie: G – ciężar całkowity samochodu

F_t – sumaryczna siła oporów toczenia na drodze poziomej.

Na wartość współczynnika oporu toczenia wpływa:

1. Opona,

2. Nawierzchnia drogi,

3. Ciśnienie powietrza w oponie (wpływają decydująco),

4. Obciążenie koła G_k i wielkość przenoszonego momentu,

5. Prędkość jazdy samochodu,

6. Drgania oporu kół czyli elastyczność ogumienia i zawieszenia,

7. Temperatura ogumienia.

gdzie: V [km/h] - prędkość jazdy

- zależy od stanu nawierzchni (gładka – wyboista

- współczynnik podstawowego oporu toczenia o wartościach:

drogi utwardzane

drogi polne

Współczynnik oporu powietrza to, jak sama nazwa wskazuje, liczba mówiąca nam o tym jak duży opór aerodynamiczny stawia dany obiekt. Mierzy się go w ten sposób, że obiekt umieszcza się w tunelu aerodynamiczny i kieruje na niego strumień powietrza. Następnie mierzy sie siłę jaka oddziałuje na ten obiekt. Im większa siła tym gorszy współczynnik oporu powietrza.

1. Bilans jednostkowych sił napędowych oraz oporów ruchu.

2. Bilans mocy na kołach i mocy oporów ruchu.

Bilans mocy koła

1. Przyczepność kół jezdnych do nawierzchni.

Siły styczne powodujące ruch pojazdu nie mogą przekroczyć wartości siły przyczepności , określanej analogicznie do siły tarcia. Stosunek siły przyczepności do nacisku koła na powierzchnię jest to współczynnik przyczepności

Gdy Y=0 to

Przy dużych siłach stycznych następuje poślizg koła

Wpływ na współczynnik przyczepności mają:

1. Rodzaj i jakość stanu nawierzchni drogi

2. Ogumienie: budowa, jakość, zużycie, rodzaj bieżnika

3. Nacisk jednostkowy

4. Występowanie poślizgu (wielkość przenoszonego momentu)

5. Szybkość jazdy i elastyczność zawieszenia

Aquaplaning jest zjawiskiem polegającym na powstawanie klina wodnego, który unosi koło powodując utratę styku z nawierzchnią. Zatem opony muszą mieć możliwość odprowadzania wody z pola styku z nawierzchnią.

1. Definicja i rodzaje poślizgu kół.

Wyróżnia się dwa rodzaje poślizgu:

1. poślizg

2. ślizganie się

Toczenie się koła sztywnego z poślizgiem.

Prędkość poślizgu

Punkt jest chwilowym środkiem obrotu, na promieniu r_t<r oraz .

Poślizg względny

gdzie przy v=0

gdy r_t=0 wtedy S_n=1 – pełny poślizg

gdy r_t=r wtedy S_n=0 – brak poślizgu

Toczenie się koła sztywnego ze ślizganiem.

1. Określić reakcje kół w różnych przypadkach ruchu.

Koło w spoczynku

Reakcja pionowa

Z_k = G_k

zaś inne reakcje nie występują.

W stanie spoczynku naciski występują w środkowej części opony wg wykresów. Gdy przyłożymy moment napędzający lub hamujący to tam, gdzie naciski są małe, wcześniej następują poślizgi (u nas po brzegach śladu). Dopóki koło nie będzie buksować nazywamy to zjawisko poślizgami odkształceniowymi. W przypadku koła napędzanego to zjawisko nazywamy poślizgiem, ale w przypadku koła hamowanego to samo zjawisko nazywamy ślizganiem się.

Koło toczone

Oddziałują w tym przypadku następujące siły:

- boczne – Y (pomijamy w tej chwili),

- styczne – X,

- pionowe – Z.

W ogólnym przypadku (zmienna prędkość jazdy) występuje dodatkowo M_bk – moment bezwładności i F_bk – siła bezwładności przy przyspieszaniu.

Naciski z przodu śladu są większe ze względu na histerezę gumy. Wskutek tego reakcja pionowa Z_k jest przesunięta o wielkość e.

Układ równań w ruchu jednostajnym jest następujący:

G_k – Z_k = 0

X_k – F_a = 0

X_k ⋅ r_d – Z_K ⋅ e = 0

Stąd

gdzie – współczynnik oporów toczenia koła toczonego

Z⋅e - moment wywołany przesuwaniem się reakcji pionowej do przodu

Z⋅e = X_k⋅r_d = Z_k⋅f⋅r_d = M_t - moment oporów toczenia

Koło napędzane

Układ równań w przypadku pojawienia się momentu napędowego na kole jest następujący:

1. ∑F_z = 0 czyli G_K - Z_K = 0

2. ∑F_x = 0 czyli –X_k + F_a + F_bk = 0

3. Σ M_A = 0 czyli

Z równania momentów względem p. A wyznacza się reakcję wzdłużną

gdzie - siła napędowa

gdzie Z_k⋅f - siła oporów toczenia,

- siła zużyta na przyspieszenie

Z równania sił F_a + F_bk – X_k = 0 wyznacza się siłę F_a

F_a = X_k – F_bk = X_k – m_kb Z_k = G_k

Układ równań w ruchu jednostajnym

G_k – Z_k = 0

F_a – X_k = 0

X_k⋅r_d + M_t – M_n = 0

Skąd

Z_k = G_k

F_a = X_k =F_n - G_k⋅f

Koło hamowane

Układ równań w przypadku pojawienia się momentu hamującego koło jest następujący:

1. ∑F_z = 0 czyli G_K - Z_K = 0

2. ∑F_x = 0 czyli –X_k + F_a + F_bk = 0

3. Σ M_A = 0 czyli

Z równań równowagi sił wyznacza się

Z_k=G_k

F_a = X_k - F_bk

gdzie F_bk=m_k⋅a – ponieważ zakłada się, że opóźnienie hamowania jest stałe

Z równania momentów względem p. A wyznacza się reakcję wzdłużną

Iloczyn Z_k⋅e=M_t zatem można napisać

gdzie - siła hamująca

Siła oddziaływania samochodu na koło:

X_k – to siła styczna między oponą a jezdnią. Zawsze musi być spełniony warunek, że

X_k ≤ Z_k⋅µ

zatem

Układ równań w ruchu jednostajnym

G_k – Z_k = 0

F_a – X_k = 0

M_h - X_k⋅r_d + Z_k⋅e = 0

Skąd

Z_k = G_k

F_a = X_k =F_h + G_k⋅f

1. Statyczne reakcje jezdni (schemat kinematyczny samochodu na wzniesieniu).

Statyczne reakcje nawierzchni wyznaczyć można przy uproszczeniu, że pomijane są siły boczne i zakłada się symetryczność obciążeń kół jezdnej osi.

Z równań równowagi momentów kolejno dla osi przedniej i tylnej wyznacza się:

dla spadku będzie „-’’

Rys. 37.. Reakcje statyczne nawierzchni, oddziałujące na stojący samochód.

Jak widać dociążana jest tutaj oś tylna.

Na jezdni poziomej, tzn. gdy to

gdzie , G_p - obciążenie osi pojazdu.

λ_st – współczynnik statycznego obciążenia osi pojazdu.

Z równania sił na płaszczyźnie jezdni

Poszczególne wartości i są statyczne niewyznaczalne.

Na podstawie znajomości obciążeń osi można wyznaczyć położenie środka ciężkości pojazdu (wymiary: b, c).

1. Układ sił zewnętrznych działających na samochód w ruchu.

2. Zmiana obciążeń osi w czasie ruchu samochodu (λ_r).

3. Graniczne wartości reakcji nawierzchni.

4. Wykres trakcyjny samochodu.

Jest to przedstawienie we współrzędnych granicznych wartości możliwych do uzyskania sił napędowych i sił oporów ruchu w funkcji prędkości ruchu samochodu.

Konieczna jest znajomość prędkościowej charakterystyki eksploatacyjnej silnika samochodu i .

Sposób wykreślania wykresu trakcyjnego

1. Przyjmujemy wartości obrotów silnika ,

2. Obliczamy moment silnika lub odczytujemy z wykresu,

3. Obliczamy i dla poszczególnych biegów

4. Na wykres nanosimy krzywe

• oporów powietrza

• oporów drogowych – zależnie od kąta nachylenia drogi .

1. Wskaźnik dynamiczny samochodu.

- wskaźnik dynamiczny samochodu.

1. Zdolność napędowa i elastyczność samochodu.

2. Dobór silnika do samochodu - zadania liczbowe.

3. Dobór liczby biegów.

4. Dobór wartości przełożeń granicznych (np. I - V).

Uwzględnia się tu trzy aspekty:

• prędkość maksymalna samochodu,

• zapas mocy na pokonanie wzniesienia i przyspieszenie samochodu,

• ekonomiczność zużycia paliwa.

określamy przełożenie biegu najszybszego czyli przełożenie najmniejsze wg zależności:

gdzie - promień dynamiczny koła,

- prędkość obrotowa silnika przy prędkości jazdy V_max,

- maksymalna prędkość jazdy samochodu.

Zakłada się prędkość V_max, którą samochód powinien osiągnąć natomiast n_v dobiera się wg typu przełożenia (inaczej typu metody stopniowania skrzyni biegów):

a) stopniowanie dynamiczne n_v > n_N maksymalnie (1,1÷1,12)⋅n_N

b) stopniowanie prędkościowe n_v = n_N praktycznie (0,95÷1,05)⋅n_N

c) stopniowanie ekonomiczne n_v < n_N

Stosunek zwany jest współczynnikiem przewyższenia obrotów.

Znając najmniejsze przełożenie całkowite obrotów można określić przełożenie przekładni głównej:

Najczęściej przyjmuje się (tzw. układ klasyczny) ze względu na trwałość lub na przykład w skrzynkach dwuwałkowych (ze względów konstrukcyjnych).

W nowoczesnych samochodach osobowych stosuje się przeważnie współczynnik przewyższenia obrotów równy jeden lub nieco mniejszy od jedności, ponieważ:

• mała wartość przełożenia umożliwia oszczędne zużycie paliwa,

• w przeciętnych warunkach jazdy opory drogi ograniczają prędkość obrotową,

• w przypadku jazdy jednej lub dwóch osób opory są mniejsze, co umożliwia wykorzystywanie mocy maksymalnej do osiągnięcia dużej prędkości,

• do osiągania dużych przyspieszeń służy bieg przedostatni.

Przełożenie biegu najszybszego oznacza się przez i_z, wtedy przełożenie przekładni głównej

W celu polepszenia ekonomiczności samochodu stosuje się bieg dodatkowy o przełożeniu i_z+1 < 1 zwany nadbiegiem. Największe przełożenie nadbiegu określa stosunek n_o/n_v, wartości przełożenia nadbiegu i_z+1 = 0,7÷0,8.

W samochodach ciężarowych prędkość maksymalna wyznaczana jest przez regulator, czyli ogranicznik prędkości obrotowej silnika.

Wtedy przełożenie minimalne

Przełożenie nadbiegu dobiera się tak, aby uniemożliwić jazdę całkowicie załadowanego pociągu drogowego przy użyciu nadbiegu.

Dobór przełożenia biegu najwolniejszego

Dobór przełożenia biegu I dokonuje się wg kryteriów:

1. Maksymalnego przyspieszenia przy ruszaniu z miejsca

2. Zdolności pokonywania określonego wzniesienia

3. Pełnego wykorzystania siły przyczepności.

Wartość przełożenia biegu I decyduje o rozpiętości przełożeń w skrzyni biegów.

Maksymalne przyspieszenie

Przyspieszenie chwilowe samochodu na płaskiej drodze określane jest jako:

Osiąga ono największą wartość, gdy silnik rozwija moment maksymalny, wtedy:

W tych warunkach (tzn. przy ruszaniu z miejsca) , także , czyli:

bo

Maksymalne wzniesienie

Na podstawie równania ruchu można napisać:

W warunkach ruszania z miejsca , , zatem

przyjmując za otrzymuje się

i dzieląc obie strony przez otrzymuje się

Występuje tu jednakże ograniczenie α < α_gr względu na przyczepność kół.

Graniczna siła przyczepności

Wartość przełożenia na I biegu (szczególnie duża) jest ograniczona przez maksymalną wartość siły napędowej ze względu na przyczepność koła

Ponieważ

oraz ze względu na małą prędkość jazdy

zatem

W zależności od rodzaju napędu ze względu na współczynnik obciążenia

1. Dobór wartości przełożeń biegów pośrednich.

Przełożenia biegów pośrednich określa się w zasadzie dwiema metodami:

1. Według postępu geometrycznego,

2. Według podwójnego postępu geometrycznego.

Metoda według postępu geometrycznego

Zakładając określone prędkości obrotowe n₁ i n₂ mamy stałą rozpiętość przełożeń między kolejnymi biegami (wg rys. )

.

Jeżeli ilość biegów ustali się na z i przełożenie biegu najszybszego na i_z to kolejne przełożenia wyniosą:

...............

gdzie

Ogólny wniosek: bez względu na liczbę biegów koryguje się przełożenie tak, aby zbliżyć je nieco do przełożenia biegu najszybszego. Zatem rozpiętość q nie powinna być stała, ale powinna się zmniejszać. Korekcję można robić indywidualnie, ale najpopularniejsze podejście to takie, że q stopniowo maleje według postępu geometrycznego.

podwójnego postępu geometrycznego.

Rozpiętość między biegami maleje według postępu geometrycznego (przy stałym stosunku a). Zaś jej początkowa wartość ustalona jest jako liczba k. Zatem wartość ilorazu postępu q jest zmienna od biegu do biegu i poczynając od biegu najwyższego kolejno wynosi:

......................

Całkowita rozpiętość przełożeń jest iloczynem wszystkich q_i i wynosi:

Można zatem określić ciąg przełożeń; gdy

……………………………………

Współczynnik a będący ilorazem wtórnego postępu geometrycznego ma najczęściej wartość . Określa się go także według wzoru

lub dla nowych konstrukcji

Iloraz podstawowy k określa się według wzoru (z przekształcenia wzoru na całkowitą rozpiętość przełożenia I_b)

Przyjęte wg przedstawionej metody wielkości przełożeń biegów pośrednich należy traktować jako pierwsze przybliżenie. Należy następnie przeprowadzić jeszcze korekcje przyjętych przełożeń opierając się na analizie wykresu trakcyjnego samochodu, zdolności przyspieszania oraz charakterystyki ekonomicznej samochodu.

1. Hamowanie – przebieg, obliczanie drogi, czasu, opóźnień.

Intensywność hamowania

jeśli jest stała, a silnik odłączony od układu napędowego to Droga hamowania

droga ta nie obejmuje całej drogi hamowania

trk –czas reakcji kierowcy, trs- zwłoka w zadziałania hamulców tr=trk+trs – czas reakcji tn – czas narastania opóźnienia od zera do pełnej wartości tp – czas pełnego działania układu hamulcowego

Całkowita droga hamowania na nawierzchni poziomej

ROZKŁAD NACISKÓW PRZY HAMOWANIU

Podczas hamowania następuje zmiana nacisków osi

zatem reakcje dla samochodu 2 osiowego

Z_1h = Z₁+ΔZ

Z_2h = Z₂ -ΔZ

Współczynnik rozdziału sił nacisku i współczynnik rozdziału sił hamowania

1. Zdefiniować pojęcia promieni koła: swobodny, statyczny, dynamiczny i toczny.

Promień swobodny koła r_sw – jest to połowa największej średnicy koła (na środku bieżnika) przy kole nie obciążonym żadnymi siłami zewnętrznymi, przy oponie napompowanej powietrzem do ciśnienia katalogowego przewidzianego dla największego dopuszczalnego obciążenia opony.

Promień statyczny koła r_st – jest to odległość środka koła od nawierzchni, przy kole ustawionym w płaszczyźnie pionowej, przy największym dopuszczalnym dla danej opony obciążeniem pionowym i przy przewidzianym dla tego obciążenia ciśnienia powietrza w oponie.

Promień dynamiczny koła r_d – jest to odległość środka koła od linii działania stycznej reakcji nawierzchni, w dowolnych określonych warunkach ruchu, przy kole obciążonym określonymi siłami i określonymi momentami.

Jak widać z tego promień dynamiczny koła jest wielkością zmienną, zależną od każdorazowych warunków ruchu. Promień dynamiczny jest ramieniem momentu wzdłużnej stycznej reakcji nawierzchni względem osi koła.

Promień toczny koła r_t – jest promień fikcyjnego koła sztywnego, które tocząc się bez poślizgu z tą samą prędkością kątową co dane koło elastyczne toczące się w danych warunkach ruchu, będzie miało tą samą prędkość postępową v w środku koła. Ponieważ , promień toczny możemy określić jako stosunek prędkości liniowej środka koła do jego prędkości kątowej.

Promień ten możemy określić ze wzoru _, gdzie: l - droga przebyta przez środek toczącego się koła elastycznego, po wykonaniu n_k obrotów koła. W różnych warunkach ruchu promień toczny może się zmieniać w granicach od zera do nieskończoności.

1. Podać definicje i warunki pomiaru mocy „brutto”, „netto”, „pod maską”.

Moc „brutto” (moc pełna) N_BR jest to moc silnika zmierzona przy zdjętym wentylatorze, przewodzie wlotowem, odłączonym przewodzie wydechowym, odłączonym napędzie prądnicy, przy indywidualnie regulowanym dla każdej prędkości obrotowej gaźnika i zapłonie oraz przy zredukowaniu wyników na temp. otoczenia 15,6 ^oC i ciśnienie barometryczne 746,5 mmHg.

Moc „netto” N_NET jest to moc silnika zmierzone przy obracającym się wentylatorze, włączonym napędzie prądnicy, złożonym filtrze powietrza, czynnym podgrzewaniu przewodu wlotowego i założonym przewodzie wydechowym lecz bez tłumika

Moc silnika „netto” (moc DIN) jest przeciętnie niższa od mocy „brutto” (moc SAE) o 10-20%.

N_NET = 0,8÷0,9 N_BR

Moc „pod maską” N_m – rzeczywista moc silnika zamontowanego w samochodzie.

Jest niższa niż moc „netto” z powodu wyższej temp. powietrza pod maską zmiennego ciśnienia, zamontowanego długiego przewodu wydechowego z tłumikiem.

N_m = 0,93÷0,95 N_NET

1. Wyprowadzić równanie ruchu samochodu bez przyczepy.

Porównując siły w kierunku jazdy piszemy

gdzie

Dla kół toczonych zapisujemy (wg równania równowagi koła toczone)

Dla kół napędzanych (wg równania równowagi koła napędzanego przy przyspieszaniu)

gdzie

- siła napędowa na kołach napędzanych

- siła oporu bezwładności układu napędowego i kół napędzanych.

Podstawiając do równania , otrzymamy

Uwzględniając zależności

otrzymujemy

gdzie - opór drogowy

- opór bezwładności

Ponieważ i to równanie ruchu samochodu bez przyczepy przyjmuje postać:

.

1. Bezwymiarowe równanie ruchu samochodu.

2. Zdefiniować pojęcia: stateczność, kierowalność, sterowność, płynność ruchu samochodu.

Stateczność i kierowalność samochodu Stabilność – zdolność zachowania przez samochód zadanego kierunku ruchu, mimo działania impulsów zakłócających, oraz zdolność do wygaszania drgań procesu przejściowego wywołanego zmianą kąta skrętu kół lub zaburzeniem - (przechyły boczne drogi, boczny wiatr). Kierowalność – zdolność samochodu do szybkiego i precyzyjnego reagowania na ruchy kierownicy..

Sterowność- cecha procesu lub obiektu określająca jego podatność na sygnały sterujące (np na wychylenie wolantu, obrót koła sterowego, ale także na zmianę sterującego napięcia elektrycznego na wejściu wzmacniacza), objawiająca się właściwą, przewidzianą reakcją na te sygnały.

1. Zużycie paliwa – jednostkowe, przebiegowe, obliczanie.