-
1
NO IUNI INTRODUCTIVE
A. NO IUNI ELEMENTARE DESPRE AUTOVEHICULELE RUTIERE
VEHICUL Mijloc de transport, cu sau f autopropulsie, destinat
deplas rii pe o cale decomunica ie terestr , subteran , acvatic ,
aerian , cosmic .
AUTOVEHICUL Vehicul autopropulsat suspendat pe ro i, enile, t
lpi de alunecare saupern de aer, care serve te la transportul
pasagerilor i/sau bunurilor, la tractarea de remorci,semiremorci i
utilaje, precum i la efectuarea unor lucr ri speciale (n agricultur
, construc ii,amenaj ri de terenuri etc.).
AUTOVEHICUL RUTIER Autovehicul destinat deplas rii pe o cale
rutier sau chiar pe terenneamenajat.
AUTOMOBIL Vehicul rutier carosat i suspendat elastic pe cel pu
in trei ro i, care se deplaseazprin mijloace de propulsie proprii
pe o cale rutier sau chiar pe teren neamenajat; este
destinattransportului, direct sau prin tractare, al persoanelor
i/sau bunurilor, sau efectu rii unor serviciispeciale.
AUTOTURISM Autovehicul avnd cel mult nou locuri, inclusiv cel al
conduc torului,destinat transportului de persoane i/sau eventual de
bunuri; poate tracta o remorc .
AUTOBUZ Autovehicul avnd mai mult de nou locuri pe scaune,
inclusiv cel al conduc torului,i care prin construc ie i amenajare
este destinat transportului de persoane i, eventual, bagaje.
AUTOCAMION Autovehicul utilitar destinat transportului de bunuri
pe o platform , cu sau fobloane i care poate fi acoperit cu o
prelat sau ntr-o caroserie nchis .
TRACTOR Autovehicul care dezvolt for de trac iune mare la un
dispozitiv de remorcare(crlig, bar de remorcare, a etc.), folosit
la tractarea sau la purtarea unor utilaje i ma ini agricole,la
tractarea remorcilor sau semiremorcilor, precum i la remorcarea i
ac ionarea unor utilajefolosite n silvicultur , n construc ii
etc.
TREN RUTIER Ansamblu rutier format dintr-un vehicul tractor i
una sau mai multe remorcisau semiremorci.
-
2
B. STRUCTURA AUTOVEHICULULUI RUTIER
Sistemele unui autovehicul:
grupul moto propulsor;- motorul sursa de energie mecanic a
autovehiculului;motor termic (M.A.I., turbin cu gaze, motor cu
abur); motor electric;- stocarea energiei: rezervor pt. combust.
conven ional, butelii pt. combust. gazo i, baterii deacumulatoare,
celule fotovoltaice;- transmisia transmite mi carea de la motor la
sistemul de rulare, asigurnd o corectcorelare ntre regimul de
deplasare a automobilului i regimul de func ionarea motorului;-
sistemul de rulare asigur contactul cu solul i preluarea for elor
cu care acestareac ioneaz asupra autovehiculului pentru a asigura
deplasarea lui conform dorin eiconduc torului;
sistem de rulare cu ro i;sistem de rulare cu enile; etc.
cadrul structur de rezisten pe care sunt dispuse celelalte
sisteme ale unui autovehicul;
caroseria organ purt tor i protector al nc rc turii utile; are n
plus rol estetic icontribuie la definirea comportamentului
aerodinamic al autovehiculului; la autoturismeleactuale, cadrul i
caroseria constituie un singur corp;
suspensia asigur confortul pasagerilor la deplasarea pe drumuri
denivelate icontribuie la controlul comport rii autovehiculului n
deplasare;
-
3
sistemul de direc ie realizeaz controlul direc iei de deplasare
a autovehiculului n conformitatecu dorin a conduc torului,
arhitectura sa depinde de tipul sistemului de rulare;
sistemul de frnare realizeaz reducerea vitezei autovehiculului,
oprirea sa iasigurarea mpotriva deplas rii pe perioadele de sta
ionare;
sistemul de iluminare i semnalizare realizeaz condi ii de
vizibilitate ct maibune pe timp de noapte i de cea i transmite
celorlal i participan i la trafic inten iilede deplasare ale conduc
torului;
organele de lucru dispozitive i utilaje mbarcate, tractate sau
mpinse de autovehiculdestinate efectu rii unor lucr ri
speciale;
sistemele de siguran activ i pasiv sisteme de control automat al
motorului,transmisiei, sistemului de frnare, suspensiei, etc.,
respectiv saci gonflabili(airbag-uri), centuri de siguran .a.
-
4
CAPITOLUL I
CARACTERISTICILE CALITATIVE SI FUNCTIONALE ALE UNUIAUTOMOBIL
1.1. Tipul automobilului si destina ia acestuia
automobile de transport automobile speciale (automacarale,
automobile pt stingerea incendiilor, automobile pt interven ii
sanitare)
1) automobile pt transportul de bunuri (VEHICULE UTILITARE) pot
tracta remorci2) - automobile pt transport persoane3) - automobile
pt transportul bunurilor si persoanelor
VEHICULELE UTILITARE sunt alc tuite din:
- autocamioane clasificare STAS 11908 -80 in func ie de
capacitatea de nc rcare si felul platformei
- vehicule utilitare speciale STAS 6689/1 -81 automobilele
destinate transportului de persoane si/sau bunuri pt care sunt
necesare amenaj ri speciale
- automobilele destinate efectu rii unui serviciu specializat
(autocisterne ptdiferite materiale, vehicule de pompieri, vehicule
de salubritate, etc)
-
5
AUTOTURISME automobilele destinate transportului a cel mult 9
persoane pescaune (inclusiv conduc torul) STAS 6689/1 81Denumiri:
berlina, berlina decapotabila, limuzina, break (familial) break
utilitar,cupeu, coupe, cabrioleta, autoturism de teren
AUTOBUZE automobilele cu cel pu in 10 locuri pe scaune
(inclusivconduc torul) destinate transportului de persoane si
bagaje au 1 sau 2 nivele sipot tracta remorci STAS 6689/1 81 - in
func ie de nr locuri pe scaune, condi iile de transport,anumite
particularit i constructive, alimentarea cu energie se clasifica
in:- microbuz (minibus) nr scaune < 17- autobus urban- autobus
interurban- autobus de cursa lunga (autocar)- autobus articulate-
troleibuzautomobilul care tracteaz remorci = vehicul tractor de
remorca=autoremorcher
automobilul care tracteaz semiremorci = vehicul tractor de
semiremorca = autotractor
1.2. Tipul caroseriei- este definit de tipul automobilului, cu
unele preciz ri
Exemplu: - pt autoturisme caroseria se poate configura sub forma
a 3 corpuri (treivolume) sau 2 corpuri (doua volume)- prin tema de
proiectare se poate impune sa fie vorba de caroserie
autoportanta
1.3. Tipul motorului si particularit ile sale
Automobilele sunt echipate cu m.a.i cu pistoane:- m.a.s. (OTTO)-
m.a.c. (DIESEL)- motor cu pistoane rotative tip Wankel
Tipul motorului se stabile te de c tre proiectant poate exista o
familie de motoarediferen iate prin cilindreea totala sau existenta
supraaliment rii care echipeazsuccesiv un acela i asiu de
autoturism
1.4. Tipul transmisiei
Transmisia poate fi:- mecanica (cea mai r spndita cu trepte)-
hidromecanica- electrica
-
6
Transmisia mecanica continua poate fi :- cu fric iune (cu
elemente flexibile: curea, lan uri, roti de fric iune)- cu
impulsuri
Din pdv al comenzii transmisiile sunt:- cu comanda manuala-
automate
Transmisia automobilului poate fi cu recuperarea energiei la
frnare diverse solu iide principiu
1.5. Tipul pun ilor
Stabilirea tipului pun ilor se realizeaz de c tre
proiectant;
Pt autocamioane si autobuze clasa unei pun i este definita de
sarcina statica maximapt care este proiectata.
1.6. Tipul sistemului de conducere
Tipul sistemului de direc ie se stabile te de c tre proiectant,
iar uneori se poateimpune utilizarea unei servodirectii;
Pt sistemul de frnare exista solu ii consacrate care nu trebuie
impuse prin tema deproiectare;
In tema de proiectare se pot impune o serie de sisteme care mbun
escperformantele de frnare si stabilitatea la frnare:
- sistemul antiblocare a ro ilor ABS- sistemul de reparti ie
automata a for elor de frnare la pun i numit sistemul
electronic de reparti ie a for elor de frnare EBD Electronic
BrakeDistribution
- sistemul electronic de asistare a frnarii
Solu ii de perspectiva: - frna electrica de parcare, sistem de
frnare electro-hidraulic,sistem de frnare electromecanic.
Sistemul de conducere al unui automobil este completat cu o
serie de sistemeelectronice de reglare si comanda care mbun esc
stabilitatea si maniabilitateaautomobilului, ajutnd conduc torul sa
realizeze deplasarea in siguran a:
ABS - sistemul antipatinare a ro ilor ASR- sistemul electronic
de stabilitate ESP (cu acronimele ASMS, ASTC, CBWBS, DSC, etc)
-
7
CAPITOLUL II
CARACTERISTICILE CANTITATIVE SI PERFORMANTELE UNUIAUTOMOBIL
2.1. Formula ro ilor
2. Npt x 2. NpmNpt nr total al pun ilorNpm nr pun ilor
motoare
Exemple: 4x2; 4x4; 6x2; 6x4; 8x4; 8x6; 8x8
Pt un automobil de teren cu 2 pun i se impune formula ro ilor
4x4
2.2. Capacitatea de transport (nc rcare)
Pt automobilele care transporta bunuri capacitatea de transport
se exprima prin masautila maxima calculata ( SR ISO 1176: 1998)
notata mun [kg; t]
Alte denumiri: masa utila maxima constructiva, masa utila
nominala, sarcina utilanominala.
Pt automobilele care transporta fluide se indica natura si
volumul acestora exprimat inlitri.
Pt automobilele care transporta bunuri cu densitate redusa pe
langa mun se precizeazsi volumul minim disponibil [m3] pt nc rc
tura (exemplu- pt transportul de confec ii)
Pt automobilele care transporta materiale in vrac se indica fie
mun (pt ciment), fiemun mpreuna cu volumul corespunz tor (cazul
betonierelor care transporta asfalt)
Pt automacarale se precizeaz sarcina maxima a macaralei, iar pt
automobilele desalubritate pt de euri sunt indicate volumul util si
gradul de compactare al de eurilor.
Pt autoturisme in mod indirect capacitatea de transport se
exprima prin cilindreeatotala a motorului Vh [l; cm3] cu care
acestea sunt echipate.
PERFORMANTELE AUTOMOBILELOR = calit ile de trac iune si de
frnareale acestora
-
8
2.3. Performante de trac iune pt regimul uniform de mi care
a) Viteza maxima a automobilului in palier vmax [km/h] viteza
maxima dedeplasare a automobilului cu mun care se deplaseaz pe un
drum rectiliniu siorizontal (palier) fiind cuplata treapta de priza
directa si cu motorulfunc ionnd la sarcina totala
- drum modernizat acoperit cu asfalt sau beton, viteza maxima a
vntului < 3m/s; temperatura mediului ambiant (-5300 C);
presiunea atmosferica - 1 bar;pe traseul de ncercare se admit pante
de cel mult 0,5% pe lungimi < 50 m.
b) Viteza constanta v1 [km/h] cu care automobilul trebuie sa
urce o panta de oanumita valoare la deplasarea pe un drum
modernizat cu suprafa a uscata.
c) Viteza minima vmin [km/h] cu care automobilele cu mun
calculata trebuie sase poat deplasa pe un drum in palier in stare
foarte buna. Pt automobilele cucapacitate mare de trecere se impune
ca in teren deplasarea sa se poat realizacu o anumita viteza
minima.
d) Panta maxima pmax [%] a unui drum cu suprafa a uscata pe care
automobilelecu mun calculata trebuie sa o urce cu viteza
constanta.
e) Panta maxima in treapta de priza directa pdmax [%]a unui drum
modernizatcu suprafa a uscata pe care automobilul cu mun calculata
trebuie sa o urce cuviteza constanta cnd este cuplata treapta men
ionata.
2.4. Performante de trac iune pt regimul neuniform de mi
care
f) Timpul de demarare de la pornirea de pe loc pana la o anumita
viteza sepresupune ca motorul func ioneaz la sarcina totala, iar
schimbarea treptelor seface astfel nct sa se ob in capacitatea
maxima de demarare, la deplasarea peun drum modernizat in
palier;
- pt autoturisme viteza luata in considerare este 100 km/h,
timpul dedemarare corespunz tor fiind notat td100 [s]
- in localit i se adopta viteza de 50 km/h sau 60 km/h timpul
fiind td50 [s]sau td60 [s]
g) Timpul de demarare de la pornirea de pe loc necesar
parcurgerii primilor 500 m(400 m) - td500 [s] sau td400 [s]
400 m = 1 sfert de mila (1 mila terestra = 1,6 km)
h) Timpul de demarare de la pornirea de pe loc necesar
parcurgerii primilor1000 m - td1000 [s]
-
9
i) Timpul de repriza timpul de demarare necesar cre terii
vitezei intre 2valori date;
Valori uzuale: 50 km/h 100 km/h 60 km/h 120 km/hDemararea se
poate realiza prin schimbarea succesiva a treptelor, fie doar
intr-oanumita treapta, fiind necesare preciz ri in acest sens.
Capacitatea de demarare intre doua viteze date = elasticitatea
automobilului
j) Distanta de demarare de la pornirea de pe loc corespunz toare
unui anumittimp de demarare parametru utilizat mai rar (pt
autoturisme se adopta uneoritimpul de 4 secunde, distanta fiind
notata sd4 [m]
k) Viteza medie a automobilului vm [km/h] trebuie precizate
condi iile in care areloc deplasarea acestuia:
- factori constructivi (ai automobilului)- factori de drum (de
traseu)- factori de trafic rutier- factori de organizare a circula
iei rutiere- factori de strategie a conducerii automobilului.In
activitatea de transport se utilizeaz no iunile: viteza medie
tehnica (cea
mai potrivita pt aprecierea rapidit ii unui automobil), viteza
medie de exploatare(corespunde mai bine condi iilor reale de
deplasare) si viteza medie comerciala.Acestea se ob in prin
raportarea distantei parcurse la urm torii timpi:
- timpul efectiv de deplasare ( nu se tine seama de opririle
datorate opera iilor denc rcare desc rcare si de opririle la
intersec ii);
- timpul efectiv de deplasare + timpul determinat de opririle la
intersec ii;- timpul efectiv de deplasare + timpul pt nc rcare desc
rcare + timpul dat de
opririle la intersec ii
2.5. Performante de frnare
Performantele minime de frnare sunt stabilite prin norme in func
ie de tipulautomobilului si mun calculata, automobilele fiind mp
ite in clase c rora li seimpun pt omologare anumite valori minime
ale decelera iei medii si valori maximeale distantei totale de
frnare corespunz toare unor viteze ini iale precizate.
Potrivit normelor pt autoturisme decelera ia minima este 5,8
m/s2, dar in modcurent decelera iile realizate dep esc 7,0
m/s2.
2.6. Performante de consum de combustibil
a) Consumul de control Cc [ l /100 km ] parametrul de consum
alautomobilului la deplasarea pe un drum modernizat in palier cu o
viteza egalacu din viteza maxima, dar nu mai mare dect 110 km/h.
Masa nc rc turii
-
10
este 180 kg daca mun/2 < 180 kg si egala cu mun/2 in caz
contrar. nc rc turainclude masa ocupan ilor si a echipamentului de
ncercare.
b) Consumurile de combustibil la vitezele constante de 90 km/h
si 120 km/h,C90 [ l /100 km ] si C120 [ l /100 km ] corespund
parametrilor de consum aiautomobilului la deplasarea pe un drum
modernizat in palier, in acelea icondi ii de nc rcare ca la
consumul de control.
c) Consumul de combustibil la deplasarea in cicluri se respecta
condi iile denc rcare de la consumul de control si se define te
consumul de combustibildup un ciclu european adoptat dup 1996
conform regulamentului 15 al CEE ONU, respectiv directiva
80/1268/EWG.
d) Consumul mixt se stabile te in Europa ca medie aritmetica a
consumuluiurban si a consumurilor C90 si C120.
e) Autonomia [km] se stabile te plecnd de la tipul si destina ia
automobiluluicare se coreleaz cu consumul de combustibil si rezulta
capacitatearezervorului compatibila cu cerin ele de deplasare pe
automobile.
2.7. Performan e ecologice
Acestea sunt in leg tura cu poluarea chimica si fonica produsa
de automobile.Sunt asociate si cu poluarea mediului in procesul de
fabrica ie si dup scoatereaautomobilelor din uz prin intermediul
materialelor din care sunt confec ionate.Poluarea chimica
principala este data de produsele arderii din m.a.i. cu ac iune
toxica:CO, oxizi de azot NOx si hidrocarburi HC. Se ad uga CO2 cu
efectul de sera foarteimportant si particulele de evacuare ale
motoarelor diesel (PM). Determinarea emisieide poluan i se face la
deplasarea in cicluri si exista norme care stabilesc valorilemaxime
permise ale cantit ilor de substan e poluante in [g/km] pt
autoturisme si in[g/kWh] pt autovehicule grele.
In Europa ncepnd cu 1990 aceste norme au primit denumirea
generala Euro0, I, II, III, IV si V. Normelor Euro III, IV si V le
corespund urm torii ani de intrarein vigoare: 2000, 2005 si
2008.
Conform directivei Comisiei europene 2000/53/EC pt automobilele
scoase dinuz ncepnd cu 2006 masa care se recupereaz si se
reutilizeaz trebuie sa fie 85%din masa totala. La proiectare se
tine seama de acest fapt adoptndu-se solu iiconstructive pe baza
unor criterii riguroase se ntocme te o lista ro ie care con
inematerialele si substan ele chimice a c ror utilizare este fie
interzisa, fie se folosescintr-o concentra ie redusa.
Exemplu: azbestul nu poate fi utilizat, cadmiul si compu ii
acestuia in lacuri sivopsele se utilizeaz in concentra ii mai mici
de 0,01%.
Pt zgomotul exterior provocat de automobile exista norme
stabilite prinRegulamentul nr.51 CEE ONU. In anul 2000 zgomotul
avea nivelul 71 dB (A) ptautoturisme si 77 dB (A) pt
autocamioane.
2.8. Caracteristici pentru confort
Se refer la urm toarele aspecte:
-
11
a) pozi ionarea corect din pdv ergonomic a organelor de comanda,
a scaunelorconduc torului si ale pasagerilor, cursele si for ele de
ac ionare ale diferitelororgane de comanda, intrarea si ie irea
comoda din automobile exista normesau recomand ri.
b) - oscila iile automobilului in ansambluc) vibra iile
diferitelor ansambluri si par i ale automobilului si zgomotele
produse in interiorul automobilului (nu exista norme stricte)d)
temperatura, umiditatea si viteza aerului in spa iul ocupat de ofer
si pasageri
standardul SR ISO 7730:1997.
Referitor la pct b se utilizeaz o serie de parametrii de
evaluare a oscila iilorautomobilului:
- accelera ia medie p tratica amp [m/s2] exista normele ISO
2631-1-1985/1997care stabilesc limitele de expunere la oscila iile
dup cele trei direc ii pentrucorpul omenesc in func ie de timp
- doza de vibra ii Dv [m.s-7/4] pentru o zi de lucru la limite
de precau ie este de8,5 m/s1,75, iar in zona de risc este 15,0
m/s1,75
- derivata accelera iei in raport cu timpul (socul) [m/s3] poate
dep i + 10 m/s3(valori acceptabile + 2 m/s3, iar valori
confortabile + 1 m/s3)
- accelera ia / decelera ia maxima [m/s2]
2.9. Caracteristici pentru siguran a activ si pasiv
Siguran a activ este determinata de:- calit ile de stabilitate,
maniabilitate si performantele de frnare- condi ii de vizibilitate
(ziua si noaptea)- iluminarea si semnalizarea luminoasa a
automobilelor- un anumit grad de confort
Stabilitatea si maniabilitatea sunt nglobate in no iunea mai
larga de inuta dedrum road holding ability SR ISO 8855:1999.
inuta de drum se define te prin gradul de virare (subvirare si
supravirare).Condi iile minime de maniabilitate sunt definite in
STAS 6926/2 92.
inuta de drum este dependenta de caracteristicile asiului,
caroseriei si pneurilorsi mbun irea acesteia este asociata cu
sistemele electronice de reglare men ionate.
Siguran a pasiva este definita prin capacitatea automobilului de
a protejaocupan ii s i in cazul unor coliziuni cu alte automobile
sau obstacole, precum si incazul r sturn rilor. De asemenea
automobilele nu trebuie sa produc r niri alepietonilor la impactul
cu ace tia.
Pt aceasta suprafe ele interioare ale automobilelor cu care vin
in contact ocupan iiautomobilului nu trebuie s prezinte proeminen e
ascu ite si trebuie s amortizezeocurile, un rol nsemnat revenind
volanului pt protec ia conduc torului. Se folosesc
mijloace de re inere a ocupan ilor la producerea impactului,
precum si perne
-
12
gonflabile care m resc suprafa a de contact si amortizeaz
ocurile (air-bagurimontate frontal, dar si lateral).
Caroseria si barele de protec ie trebuie s fie astfel proiectate
nct partea centrala(celula in care se afla ocupan ii automobilului)
s r mn intact , energia de impactfiind preluat de restul
automobilului, care trebuie s prezinte deforma ii plasticemari
pentru a diminua decelera iile la producerea ocului.
2.10. Conducerea confortabila a automobiluluiDriveability (senza
ia pe care o are conduc torul in diferite situa ii de mi care)
capacitatea de r spuns a automobilului la comenzile prin pedala de
accelera ie si laschimbarea treptelor, func ionarea lini tita si
confortul determinat de motor sitransmisie, inclusiv la schimbarea
treptelor.Aspecte relevante:
- ezitare sau ntrziere la comanda prin pedala de accelera ie;-
motorul dezvolta mai putina putere dect este de a teptat pentru a
ob ine viteza
dorita;- motorul nu porne te sau nu se opre te imediat;- puterea
motorului variaz , de i pedala de accelera ie este fixa (se
modifica
permanent viteza);- mers in gol neregulat si instabilitatea func
ion rii;- spunsul la eliberarea pedalei de accelera ie;- zgomote si
vibra ii la mersul in gol, pornirea/ oprirea motorului, deplasarea
in
regim sta ionar, schimbarea treptelor.
rimile de evaluare obiectiva ale conducerii confortabile a
autoturismului suntcorelate cu evalu rile subiective ale conduc
torilor, acordndu-se note. Pentruaceasta se utilizeaz diferite
metode, num rul parametrilor lua i in considerare esteaproximativ
950, fiind posibil sa se defineasc un anumit automobil ca fiind
debaza din pdv al dinamicita ii (stil sportiv) si al confortului in
conducere. Un rolimportant in studiul acestei probleme l are
simularea.
Fig. R spunsul automobilului la ap sarea pedalei de accelera
ie
-
13
CAPITOLUL III
ORGANIZAREA GENERAL A AUTOVEHICULELOR RUTIERE
Automobilele sunt alc tuite din mai multe ansambluri,
subansambluri i mecanisme care pot fimp ite n urm toarele
grupe:
a) motorul (sursa de energie)b) transmisiac) sistemul de rulare
(de propulsie)d) sistemele de conduceree) caroseriaf) mecanisme de
lucru i instala iile de confort.
Schema general a amplas rii p ilor principale ale automobilelor
este prezentat n Fig.3.1.
Fig.3.1. P ile componente ale automobilului
a) Motorul 1, care constituie sursa de energie a automobilului,
transform energia chimiccombustibilului folosit n energie mecanic
necesar mi rii automobilului. De regul motorul seamplaseaz n fa ,
dar exist situa ii de amplasare n spate a motorului la autobuze i
la uneleautoturisme. La unele autocamioane pentru a m rii platforma
de nc rcare motorul se plaseaz subcabin i caroserie, iar la unele
autobuze sub podea ntre cele dou pun i.
b) Transmisia serve te pentru modificarea, transmiterea i
distribuirea momentului motor almotorului 1, la ro ile motoare 7
ale automobilului. Transmisia se compune din urm
toarelesubansambluri: ambreiaj 2, cutie de viteze 3, transmisia
cardanic 4, reductorul central 5 idiferen ialul 6.
De la motorul 1 cuplul motor se transmite ambreiajului 2, care
serve te la cuplarea idecuplarea motorului de transmisie, n vederea
opririi i pornirii automobilului, precum i laschimbarea treptelor
de viteze.
Cutia de viteze 3 modific vitezele de deplasare i for ele de
trac iune ale automobilului. Deasemenea, permite ob inerea mersului
napoi i sta ionarea ndelungat a automobilului cu motorul nfunc
iune.
Transmisia cardanic transmite cuplul motor de la cutia de viteze
la puntea motoare dinspate, iar n cazul automobilelor cu motorul n
fa - transmisie pe ro ile din fa i, motor n spate -transmisie pe ro
ile din spate, acest subansamblu dispare.
Reductorul central, pe lng faptul c transmite cuplul motor la
puntea din spate, particip larirea raportului total de transmitere
i face n acela i timp s se transmit mi carea de la un arbore la
altul, atunci cnd ace tia sunt dispu i unul fa de altul sub un
unghi de 90.Diferen ialul d posibilitatea celor dou ro i motoare s
se roteasc cu tura ii diferite, lucru
necesar la deplasarea automobilului n viraj sau pe drumuri cu
neregularit i.
-
14
c) Sistemul de rulare transform mi carea de rota ie n mi care de
transla ie i cu ajutorullui automobilul se sprijin pe drum.
La automobilele cu o singur punte motoare (Fig. 1), sistemul de
rulare se compune din ro ilemotoare din spate 7 i ro ile de direc
ie din fa 8, care sunt legate la sistemul de direc ie 9. Tot
dinsistemul de rulare face parte i suspensia, n func ie de num rul
ro ilor motoare i nemotoareautomobilele pot fi realizate n diferite
variante dup cum urmeaz :
4x2 sau 4x4 - autovehiculele cu dou pun i,6x2, 6x4, 6x6 -
automobilele cu trei pun i,8x4, 8x8 - automobilele cu patru pun
i.
Varianta 4x2 cu punte motoare dispus n spate se ntlne te la
aproape toate tipurile deautomobile, iar 4x2 cu punte motoare n fa
este utilizat , de regul , la autoturisme. Varianta 4x4se folose te
la autocamioanele i autoturismele cu capacitate de trecere m rit ,
iar variantele 6x2,6x4, 6x6, 8x4 i 8x8 se folosesc la autocamioane
i autotractoare.
d) Sistemele de conducere sunt formate din sistemul de direc ie
9 i sistemul de frnare.Sistemul de direc ie are rolul de a orienta
ro ile de direc ie n func ie de felul traiectoriei mi
riiautomobilului i de a asigura acestora o manevrabilitate mai bun
. Sistemul de frnare asigurncetinirea sau oprirea automobilului din
mers, evitarea acceler rii la coborrea pantelor iimobilizarea
automobilelor oprite.
e) Caroseria este montat pe asiul (transmisie i sistem de
rulare) automobilelor i esterezervat conduc torului auto,
pasagerilor sau m rfurilor transportate. La autocamioane caroseria
secompune din cabin i platforma pe care se a eaz bunurile de
transportat
f) Mecanismele de lucru i instala ii de confort. La unele
automobile se utilizeaz o seriede mecanisme de lucru ca priz de
putere, diferite sisteme de ridicare, dispozitivul de
remorcare,etc. cu ajutorul c rora puterea motorului este utilizat
pentru executarea de lucr ri. La automobileleactuale se g sesc
instala ii i aparatur pentru asigurarea confortului, a siguran ei
circula iei icontrolului exploat rii, din care fac parte: instala
ia de nc lzire i aerisire, aparatajul de bord iiluminat, centuri de
siguran , etc.
Organizarea generala a unui autovehicul nseamn dispunerea
relativa a postului deconducere si a spa iului util, precum si a
grupului motor-transmisie fata de pun ile autovehiculului.Prin
definirea organiz rii generale a unui autovehicul se precizeaz num
rul i pozi ia pun ilormotoare.
3.1. Organizarea general a autoturismelor
-
15
nainte de folosirea pun ilor cu suspensii cu ro i independente
motorul trebuia s fie plasat nspatele axei pun ii fa , deoarece
altfel ar fi rezultat o n ime exagerat de mare a autoturismului sio
nc rcare mare a acestei pun i.
Desc rcarea pun ii spate ar fi fost nsemnat , diminund aderenta
ro ilor acestei pun i.Deoarece motoarele timpului aveau puterea
redus , rezultau astfel chiar si pentru modelele ieftinevalori ale
cilindreei totale de (3 - 4litri), ceea ce impunea lungimi si mase
mari ale motoarelor.Ampatamentul si lungimea totala a
autoturismului aveau valori mari, iar scaunele din spate
erauplasate deasupra pun ii spate, cu efecte d un toare asupra
confortului.
Un rol hot rtor n perfec ionarea solu iei clasice de organizare
l-a avut introducerea lapuntea fa a suspensiei cu ro i
independente, ceea ce a permis plasarea motorului intre ro i la on
ime joas . Astfel postul de conducere si scaunele pasagerilor au
fost deplasate mai n fa , celedin spate fiind aduse ntr-o zona mai
favorabila din punct de vedere al confortului la oscila ii.
Organizarea generala s-a mbun it si mai mult prin folosirea
motoarelor n V mai scurte siprin introducerea suspensiei cu ro i
independente la puntea din spate.
Ast zi solu ia clasic de organizare general este adoptat la
autoturisme cu motoare avndcapacitatea cilindric peste 2 litri.
Avantaje:- nc rc ri statice ale pun ilor apropiate, iar la
sarcina maxima puntea din spate este mai nc rcat(cca 56%) ceea ce
este foarte favorabil trac iunii (pt automobilele de lux si cele
care tracteaz );- lungime destul de mare a p ii frontale pentru
deformare i deplasarea grupului motor n parteainferioar a
torpedoului la o coliziune frontal ;- solicitare redus a supor ilor
motorului sub ac iunea momentului la ie irea din cutia de viteza;-
accesibilitate u oar la motor;- punte fa simpl , cu posibilitatea
aplic rii de diverse variante constructive;- mecanism de comand a
cutiei de viteze simplu;- se poate utiliza o cutie de viteza cu
priz direct (randament ridicat);- utilizarea unui sistem de
evacuare a gazelor de lungime mare, cu silen iozitate bun i
posibilitatede montare u oar a convertorului catalitic;- nc lzire
eficace a habitaclului datorit traseului de lungime mic al aerului
i al apei.
Dezavantaje:- la nc rcarea par ial a autoturismului, puntea
motoare este relativ desc rcat (poate ajunge pnla 45%), ceea ce
reduce capacitatea de trecere pe drum de iarn sau umed i cre te
pericolulpatin rii ro ilor, mai ales la viraje strnse;- regim de mi
care rectilinie mai pu in stabil dect n cazul ro ilor din fa
motoare (automobiluleste mpins i nu tras);
-
16
- la aplicarea frnei de motor sau a frnei de serviciu moderate,
la deplasarea n viraj, autoturismulsupravireaz (efectul poate fi
diminuat sau nl turat prin utilizarea unei suspensii cu
rotiindependente la puntea din spate, ns solu ia constructiv este
destul de complex );- necesitatea utiliz rii arborelui cardanic,
ceea ce complic structura transmisiei i reduce spa iul
dinhabitaclu;- restric ii pentru portbagaje la o lungime data a
autoturismului;- lungime mare a automobilului, mas proprie relativ
mare i cost ridicat.
-
17
Motorul, ambreiajul, cutia de viteze si transmisia principal
constituie un agregat unitardispus n partea din fa . Solu ia se
caracterizeaz prin compactitate ridicat , ob inndu-se olungime
total a autoturismului mai mic cu 100 300 mm fa de solu ia clasic
de organizare.
Avantaje:- bun stabilitate a mi rii (automobilul este tras i nu
mpins);- o bun capacitate de trecere pe timp de iarn i pe drum ud,
chiar la nc rcare par ial aautomobilului (sarcina pe ro ile motoare
este relativ mare);- stabilitate bun n viraj;- sensibilitate redus
la vnt lateral;- construc ie simpl a pun ii din spate;- eliminarea
transmisiei cardanice (transmisie mai simpl , eliminarea unei surse
importante devibra ii i confort m rit);- spa iu mare al
portbagajului i zon mare de deformare la impact din spate;- nc
lzire eficace a habitaclului datorit lungimii reduse a traseului
apei;- sistem de evacuare a gazelor cu traseu lung, cu spa iu
suficient pentru amplasarea convertizoarelorcatalitice.
-
18
Dezavantaje:- la nc rcarea total a automobilului, capacitatea de
trecere este redus pe drum umed, cu ghea ila deplasarea n ramp ;-
lungimea motorului este limitat ,- nc rcare ridicat a sistemului de
direc ie (datorit sarcinii mari pe puntea de direc ie),
necesitndservodirec ie;- dificult i la plasarea convenabil a
casetei de direc ie;- suspensia grupului motor-transmisie este
supus unui moment mare condi ionat de raportul totalde transmitere
al transmisiei;- solicit ri relativ mari ale suspensiei pun ii din
fa ;- arhitectura pun ii fa relativ complicat ;- producerea unor
solicit ri de ncovoiere a sistemului de evacuare a gazelor datorate
mi rilorgrupului motor-transmisie n timpul demar rii i frn rii;-
uzare intens a anvelopelor, ro ile fiind n acela i timp de direc ie
i de trac iune;- solicitarea puternic a mecanismelor de frnare la
ro ile din fa .
c) Motor spate, punte motoare spate (totul spate)
Motorul, cutia de viteze si transmisia principal (mpreun cu
diferen ialul) constituie unbloc unitar, ceea ce conduce la o
construc ie compact si u oar . Se utilizeaz o suspensie cu ro
iindependente.
Avantaje:- capacitate mare de trecere, mai ales la urcarea
rampelor;- posibilitatea realiz rii de accelera ii mari la
demaraj;- virare neutr la limita de stabilitate, cnd motorul este
amplasat n fa a axei pun ii din spate;- lungime redus a
automobilului;- construc ie simpl a pun ii din fa ;- traseu scurt
al fluxului de putere de la motor la ro i;- solicit ri reduse ale
sistemului de direc ie;- lipsa transmisiei cardanice;- cost
redus.
Dezavantaje:- stabilitate modest a mi rii rectilinii;-
supravirare accentuat cnd motorul este amplasat n spatele axei pun
ii din spate;- sensibilitate la vnt lateral;- dificultate la
virarea pe sol cu aderen sc zut din cauza sarcinii reduse pe puntea
de direc ie;
-
19
- uzare intens a pneurilor la puntea din spate;- suspensia
grupului motor-transmisie este supus unui moment mare condi ionat
de raportul totalde transmitere al transmisiei;- traseu lung pentru
comenzile motorului i transmisiei;- traseu redus al sistemului de
evacuare a gazelor;- izolare fonic a motorului dificil ;- traseu
lung al sistemului de nc lzire a habitaclului;- dificult i n
amplasarea rezervorului de combustibil ntr-o zon sigur ;- portbagaj
mic;- dificult i n realizarea modelului break.
Analiza comparativ a solu iilor de organizare general a
autoturismelor (vezi laborator)
Autoturisme cu trac iune integral
3.2. Organizarea general a autobuzelor
Avantaje: - simplitatea comenzilor motorului i transmisiei;
- pozi ie favorabil a radiatorului;- posibilitatea amplas rii
bagajelor n partea din spate i lateral.
Dezavantaje:- nc rcarea pun ilor nefavorabil ;- izolare dificil
a motorului fa de spa iul c torilor;- lungime mare a transmisiei
longitudinale;- accesul la motor din interiorul autobuzului
afecteaz confortul.
-
20
Avantaje:- distribu ie mai adecvat a nc rc rilor pe pun i;-
flexibilitate mai mare privind organizarea spa iului interior;
Dezavantaje:- transmiterea vibra iilor de la motor la podea
afecteaz confortul;- dificult i n amplasarea radiatorului i
antrenarea ventilatorului;- accesul la motor din interiorul
autobuzului afecteaz confortul.
Motor n spate, trac iune spate
Motorul este amplasat n consol longitudinal sau transversal,
vertical sau orizontal.
-
21
Avantaje:- distribu ie convenabil a nc rc rilor pe pun i;
- organizare adecvat a spa iului interior;- posibilitatea de
coborre a podelei;- bun izolare a motorului fa de spa iul
pasagerilor, cu o bun protec ie la fum i zgomot;- se poate crea un
compartiment voluminos pentru bagaje sub podea;- acces la motor din
exteriorul autobuzului, eventual montarea lui pe un cadru
extractibil n vederea
ur rii opera iunilor de mentenan .
Dezavantaje:- amplasare neconvenabil a radiatorului;- comenzi
complicate pentru motor i transmisie;- complica ii ale transmisiei
la pozi ionarea transversal a motorului.
3.3. Organizarea general a autocamioanelor
a) cabin retras ; b) cabin semiretras ; c1) cabin avansat ,
motor n cabin ;c2) cabin avansat , motor sub cabin n spatele axei
pun ii; c3) cabin avansat ,
motor sub podeaua plan a cabinei; c4) cabin avansat , motor ntre
pun i
Cabina retras : pre redus, accesibilitate u oar la motor, cabin
spa ioas , acces facil n cabin ,spa iu mare pentru rezervoarele de
combustibil, acumulatoare etc.
Cabin avansat :Avantaje: lungime de gabarit a autocamionului mai
mic , ampatament mai redus, nc rcare maiuniform a pneurilor, mic
orarea masei proprii, manevrabilitate superioar a
autocamionului,vizibilitate bun , accesibilitate foarte bun la
motor i transmisie.Dezavantaje: complica ie constructiv datorit
dispozitivelor de rabatere i fixare ale cabinei,complicarea
sistemelor de comand a transmisiei i frnelor, acces n cabin mai
dificil, desc rcareapun ii spate la mersul nenc rcat cu consecin e
negative privind capacitatea de trecere pe terenuri cuaderen redus
.
-
22
3.4. No iuni sumare asupra deplas rii automobilului
Utilizarea automobilului const n transportul pe drumuri al
pasagerilor, nc rc turilor sau alutilajului special montat pe
automobil. Automobilul trebuie s nving rezisten ele, care apar
ladeplasarea lui, deci energia mecanic dezvoltat de motorul
automobilului este folosit pentrunvingerea rezisten elor ce apar la
deplasarea automobilului.
Cantitatea de energie consumat n unitatea de timp pentru
nvingerea rezisten elor lanaintarea automobilului determin puterea
necesar n fiecare moment, la arborele cotit almotorului.
Valoarea limit a puterii dezvoltate de motor la o anumit tura ie
a arborelui cotit estelimitat de parametrii motorului (tipul,
construc ia i dimensiunile sale) i de valoarea rezisten elorcare,
la o anumit vitez , pot fi nvinse de un automobil avnd un anumit
motor.
Fiind cunoscute puterea Pe [CP] dezvoltat de motor i tura ia
arborelui cotit ne [rot/min] sepoate calcula cuplul motor Me [daNm]
la arborele cotit al motorului:
Me = 716,2 Pe/ne (1)
Dup cum s-a v zut puterea dezvoltat de motor se transmite, prin
intermediul mecanismelortransmisiei, la ro ile motoare ale
automobilului. O parte anumit din putere se consum pentrunvingerea
frec rii i a celorlalte rezisten e din mecanismele transmisiei Din
aceast cauz putereala ro ile motoare PR este mai mic dect puterea
la arborele cotit al motorului.
Raportul ntre puterea la ro ile motoare ale automobilului PR i
puterea dezvoltat de motor, Pese nume te randamentul transmisiei i
caracterizeaz calitatea transmisiei n privin a pierderilor
latransmiterea puterii de la motor la ro ile motoare. Randamentul
transmisiei poate fi calculat cu rela ia:
tr = PR/Pe = (Pe- Ptr) /Pe (2)unde Ptr este puterea pierdut n
transmisie.
Conform rela iei (2) puterea la ro ile motoare ale automobilului
n func ie de putereamotorului se poate calcula cu rela ia:
etrR PP (3)Valoarea randamentului transmisiei depinde de
construc ia mecanismelor transmisiei i de
condi iile de lucru, fiind n medie egal cu 90%, deci, pentru
nvingerea rezisten elor din mecanismeletransmisiei se consum n
medie 10% din puterea motorului.
Datorit prezen ei mecanismelor transmisiei, tura ia ro ilor
automobilului (pentrusimplificare se consider cazul de mi care n
linie dreapt a automobilului cnd tura ia ro ilor dindreapta i din
stnga este aceea i) este mai mic dect tura ia arborelui cotit al
motorului. Pentru a ilustraacest lucru se noteaz cu i0 raportul de
transmitere al reductorului central, care arat de cte ori tura iaro
ilor motoare este mai mic dect tura ia arborelui cardanic sau, de
cte ori cuplul motor la ro ilemotoare este mai mare dect cuplul
motor al arborelui cardanic. De asemenea se noteaz cu icv
raportulde transmitere al cutiei de viteze, care arat de cte ori
tura ia arborelui cardanic este mai mic decttura ia arborelui cotit
al motorului sau, de cte ori cuplul motor al arborelui cardanic
este mai maredect cuplul motor al arborelui cotit al motorului.
Cu nota iile adoptate, tura ia ro ilor motoare nR poate fi
exprimat prin tura ia ne a arboreluicotit al motorului, n modul urm
tor:
cv
eR ii
nn0
(4)
Cunoscnd tura ia ro ilor automobilului, se poate calcula i
viteza de naintare a acestuia. Pentruaceasta se noteaz cu r [m]
raza ro ilor automobilului, raz la determinarea c reia se ine seama
dedeforma ia cauciucului montat pe roat , deci la o rotire a ro ii
automobilul parcurge un drum de
r2 . Dac roata face nR rot/min, drumul parcurs de automobil pe
minut n metri va fi egal cu
-
23
Rnr2 . Drumul parcurs ntr-o secund , adic viteza automobilului
va fi de 60 de ori mai mic .Folosind rela ia (4) se ob ine viteza
automobilului:
cv
ea ii
nrV060
2 [m/s] (5)
saucv
ea ii
nrV0
377,0 [km/h] (6)
Cuplul motor la ro ile motoare ale automobilului se poate
calcula cunoscnd puterea la ro ilemotoare i tura ia lor cu rela ia
urm toare:
MR = 716,2 PR/nR (7)Introducnd n aceast rela ie valorile lui PR
i nR date de rela iile (3) i (4) i innd seama
de rela ia (1) se ob ine:
cvetre
cvetrR iiMn
iiPM 002,716 (8)
mp ind momentul la ro ile motoare la raza lor, se ob ine for a
periferic la ro ile motoare,care se noteaz cu FR:
riiM
rMF cvetrRR 0 (9)
For a periferic FR este ndreptat n sens invers deplas rii
automobilului i reprezintac iunea ro ilor motoare ale automobilului
asupra drumului n punctele lor de contact (Fig.3.2).
Fig. 3.2. For ele de interac iune a ro ilor motoare cu
drumul
Ac iunea reciproc a drumului asupra ro ilor motoare se exprim
prin for a de reac ie Taplicat de drum pe ro ile motoare i este
ndreptat n sensul de deplasare a automobilului. Deci, Treprezint o
for mobil , numit for de trac iune. Dac nu se ine seama de rezisten
a relativ micde rostogolire a ro ilor motoare, atunci for a de trac
iune este egal n valoare absolut cu for aperiferic .
T = FR (10)Aceasta permite ca la rezolvarea unor probleme
practice s se considere n locul for ei de
trac iune, for a periferic , ce se poate calcula u or cu rela ia
(9).rimea for ei periferice la ro ile motoare este limitat de
aderen a acestor ro i cu drumul,
adic :mR ZF (11)
unde: - coeficientul de aderen dintre roat i drum, care depinde
de starea drumului;Zm - reac iunea normal la ro ile motoare.Pentru
un drum uscat, cu acoperire artificial tare, coeficientul de aderen
este n medie =
0,6. Pe un drum alunecos, coeficientul de aderen scade de 2...3
ori, adic ajunge la valori 0,2...0,3.Dac ro ilor motoare ale
automobilului li se transmite o for periferic n valoare mai
mare
dect for a de aderen , for a de trac iune nu cre te, iar ro ile
ncep s patineze pe drum. M rimea
-
24
reac iunii normale Zm depinde de schema i construc ia
automobilului. La un automobil cu doupun i cu ro ile motoare n
spate Zm = Z2, iar dac are ro ile motoare n fa Zm = Z1.
Dacautomobilul are toate ro ile motoare Zm = Z1 + Z2 = Ga (unde Z1
este reac iunea static pe punteadin fa , iar Z2 reac iunea static
pe puntea din spate)
3.4.1. For ele de rezisten la naintarea automobilului
Ca rezultat al ac iunii drumului i aerului asupra automobilului
aflat n mi care apar o serie derezisten e la naintare a c ror sum
este echilibrat de for a de trac iune. Aceste rezisten e
determincaracterul mi rii i valoarea vitezei dezvoltate de
automobil.
For a total la roat ob inut prin nsumarea for elor tangen iale
de la toate ro ile motoare seutilizeaz la nvingerea rezisten elor
la naintare formate din: rezisten a la rulare Fr, rezisten a
laurcarea pantei Fp, rezisten a aerului Fa i rezisten a la
accelerare sau rezisten a la demaraj Fd, dupcum este ar tat n
Fig.3.3.
Rezisten a la rulare Fr i rezisten a aerului Fa sunt totdeauna
for e care se opun mi riiautomobilului. Rezisten a datorit pantei
Fp se opune mi rii numai n cazul urc rii automobiluluipe un drum
nclinat, la coborrea pantei devine for activ , iar la deplasarea pe
drum orizontal esteegal cu zero. Rezisten a la accelerare sau
rezisten a la demarare Fd ac ioneaz asupraautomobilului numai n
timpul mi rii cu regim variabil, nesta ionar ( aV const.) i este
totdeauna desens opus accelera iei. Astfel, la accelerarea
automobilului (demarare) ea ac ioneaz ca for derezisten , iar la
frnare ca for activ .
Fig. 3.3. Schema for elor care ac ioneaz asupra
automobilului
Rezisten a total F la naintarea automobilului, n cazul cel mai
general al mi rii (drumnclinat i vitez variabil ) este dat de rela
ia:
F = Fr Fp + Fa Fd (12)
Deoarece rezisten a total la naintare n timpul deplas rii este
echilibrat de for a total la ro ilemotoare, se poate scrie:
FR = F = Fr Fp + Fa Fd (13)For a de rezisten la rulare Fr este
condi ionat de pierderile datorit rul rii ro ii elastice pe
suprafe e tari sau deformabile ale drumului. Pentru calcularea
for ei de rezisten la rulare aautomobilului se consider un
coeficient mediu de rezisten la rulare f, pentru toate ro
ileautomobilului. Astfel, for a de rezisten la rulare pe un drum
orizontal a unui automobil sau a uneiremorci se calculeaz cu rela
iile:
fGFfGF rrar ; (14)iar n cazul unui autotren cu n remorci, rela
ia (14) devine:
-
25
fGGFn
rar1
(15)
unde: Ga este greutatea total a automobilului sau
autotractorului;Gr este greutatea unei remorci;
f este coeficientul mediu de rezisten la rulare.Pe un drum
nclinat cu unghiul , rela iile (14) i (15) devin:
cos;cos fGFfGF rrar (16)respectiv:
cos1
fGGFn
rar (17)
Valoarea coeficientului de rezisten la rulare, pe drum cu
acoperire tare, artificial , variazn medie ntre limitele 0,020,03,
iar pe drumurile de p mnt, cu acoperire moale ntre
limitele0,06...0,1.
For a de rezisten la urcarea pantei Fp este dat de componenta
greut ii automobiluluiparalel cu suprafa a drumului, adic :
Fp = Gasin (18)unde: este unghiul de nclinare longitudinal a
drumului.
In cazul n care automobilul lucreaz n agregat cu remorc , for a
de rezisten la urcareapantei se calculeaz cu rela ia:
sin1
n
rap GGF (19)
For a de rezisten a aerului Fa este for a la naintarea
automobilului exercitat asupra acestuiade mediul de aer n care
circul automobilul. Din totalul puterii consumate de un autoturism
obi nuit,care s-ar deplasa cu o vitez de circa 100 km/h, aproape
dou treimi se datoreaz for ei de rezisten aaerului.
For a de rezisten a aerului const dintr-o rezisten de frecare,
determinat de dimensiunile icalitatea suprafe ei automobilului i
dintr-o rezisten de presiune i formare a turbioanelor,determinat de
forma automobilului.
For a de rezisten a aerului poate fi calculat cu rela ia:2
aa VSKF (20)unde: K este coeficientul aerodinamic, caracterizat
ndeosebi de forma caroseriei;
S [m2] este sec iunea transversal perpendicular pe direc ia de
deplasare a automobilului;Va [m/s] este viteza de deplasare a
automobilului.
Dac n rela ia for ei de rezisten a aerului viteza se introduce n
km/h, ea cap forma:
136,3
2
2
2aa
aVSKVSKF (21)
For a de rezisten la demaraj Fd este o for care ac ioneaz asupra
automobilului atuncicnd el se deplaseaz n regim tranzitoriu,
confundndu-se n ultim instan cu for a disponibil pentruaccelerare.
Aceast for se poate calcula cu rela ia:
dtdV
gG
F aad (22)
unde: este coeficientul maselor automobilului n mi carea de rota
ie;dVa /dt este accelera ia automobilului.In concluzie se poate ar
ta c echilibrul tuturor for elor care ac ioneaz asupra
automobilului la
mi carea rectilinie pe un drum oarecare, reprezint ecua ia bilan
ului de trac iune, adic rela ia (13).Prin analogie cu ecua ia bilan
ului de trac iune se poate scrie i ecua ia bilan ului de
putere.
-
26
CAPITOLUL IV
Predeterminarea parametrilor autovehiculelor in vederea efectu
riicalculului de trac iune
4.1. Predeterminarea parametrilor dimensionaliParametrii
dimensionali ai autovehiculelor se refer la dimensiuni exterioare
i
dimensiuni interioare. Definirea acestor dimensiuni i
codificarea lor se efectueazconform standardelor:
SR ISO 4131 pentru autoturismeSR ISO 7656 pentru
autocamioaneCodurile dimensiunilor (nota iile) se realizeaz
folosind o liter majuscul
specific tipului dimensiunii: L pentru lungime, H pentru n ime,
W pentru l ime,D pentru diametru i V pentru volum. Aceste litere
pot fi folosite i pentru definireaunor unghiuri potrivit regulii
din standard. Codul complet se ob ine ad ugnd lalitera respectiv un
num r, dup urm toarea regul :
ntre 1 i 99 inclusiv, pentru dimensiuni interioare;ntre 100 i
199 inclusiv, pentru dimensiuni exterioare;ntre 300 i 399 inclusiv,
numai pentru dimensiunile interioare ale vehiculelor
utilitare;ntre 400 i 499 inclusiv, numai pentru dimensiunile
exterioare ale vehiculelor
utilitare;ntre 500 i 599 inclusiv, numai pentru dimensiunile
sarcinii transportate de
vehiculele utilitare.De pild , L101 reprezint ampatamentul n
cazul autoturismelor, iar L401
este ampatamentul n cazul autocamioanelor.In continuare, n
general, se vor folosi nota ii mai simple, care pot fi
manevrate cu mai mult u urin n diverse rela ii de calcul.
Desigur, n buletine desur ri sau n alte situa ii, cnd este mai
comod s nu se utilizeze defini ii ad-hoc,
se vor folosi nota iile din standard.Relativ la dimensiunile
exterioare, parametrii cei mai importan i sunt:
ampatamentul L, lungimea de gabarit La, imea de gabarit la, n
imea degabarit Ha, consola fa C1, consola spate C2, n imea liber de
trecere (garda lasol) hs, raza longitudinal de trecere Rl, raza
transversal de trecere Rt,, unghiul deatac 1, unghiul de degajare 2
i unghiul de ramp .
Pentru dimensiunile de gabarit exist ni te limite maxime impuse
denorme. Astfel, n ara noastr trebuie respectate condi iile (RNTR -
2 - Reglement rii norme tehnice n transporturile rutiere - ordin al
Ministrului Transporturilor
251/1999, STAS 863-85):La
-
27
O aten ie m rit trebuie acordat alegerii ampatamentului, care
influen eaz nmod hot rtor caracteristicile de mas i dimensiunile
autovehiculului, capacitateade trecere, stabilitatea,
maniabilitatea i confortul la oscila ii.
La autobuzele europene cu lungimea de 11 m i 12 m ampatamentul
este de(5,4- 6,7) m. Pentru autobuzul obi nuit cu lungimea de 11 m,
ampatamentul variazn limite restrnse de (5,50 - 5,60) m. In cazul
autobuzelor urbane, se aleg valori maimici ale ampatamentului
pentru a asigura o manevrabilitate mai bun i pentru aputea amplasa
trei u i (cte una la fiecare consol ). La autobuzele interurbane,
pentru
rirea stabilit ii i a confortului se vor alege valori mai mari
ale ampatamentului.La autocamioanele cu cabin avansat cu caroserie
platform deschis si la
cele cu cabin retras cu caroserie-furgon raportul L/La este
0,530,54. Laautocamioane 6x4 cu cabin retras raportul men ionat are
valori n jurul a 0,75.
4.2. Predeterminarea parametrilor de mas
Pentru predeterminarea parametrilor de mas ai unui autovehicul n
primul rndtrebuie evaluat masa proprie a automobilului de proiectat
prin folosirea unor formuleempirice.
Masa proprie a autoturismului define te clasa acestuia care se
coreleaz i cucapacitatea cilindric . In tabelul 4.1 se prezint o
clasificare a autoturismelor dupcapacitatea cilindric n clase i
grupe n coresponden i cu masa proprie uscat . Oalt clasificare a
autoturismelor europene (95% din cele vndute pe pia ), din care
aufost eliminate cele foarte mici, autoturismele de sport i
limuzinele de lux, conduce laurm toarele 5 clase, n func ie de masa
proprie: A - 800 kg, B - 850 kg, C - 1050 kg,D - 1300 kg, E - 1550
kg. Acestor clase le corespund puterile maxime ale motorului[kW] n
ordine: 40, 44, 55, 90 i 135.
Tabelul 4.1
Clasa GrupaCapacitateacilindric a
motorului, cm3Masa proprie
uscat , kg
Foarte mic 1 < 849 < 6492 8501099 650799
Mic 1 11001299 8008992 13001499 9009993 15001799 10001149
Medie 1 18002499 115012992 25003499 13001499
Mare 1 35004999 150018992 >5000 >1900
n S.U.A. autoturismele sunt clasificate dup volumul interior
util, considerndu-sedistinct autoturismele cu caroserie sedan i
cele cu caroserie combi (break). Volumul
-
28
interior se determin potrivit unor norme riguroase.
Autoturismele sedan suntmp ite n 5 clase:
minicompacte (volum < 2,4 m3),subcompacte (2,40 - 2,80
m3),compacte (2,81- 3,08 m3),medii (3,ll- 3,70 m3) imari (> 3,39
m3).Autoturismelor combi le corespund urm toarele clase: mic (4,5
m3).Pentru un autoturism reprezentativ pentru 50% din produc ia
european de
autoturisme, propor iile i greutatea materialelor din care
acesta se fabric sunt: 63%- o el; 7,2% - metale neferoase; 10,5% -
materiale plastice; 4,4% - elastomeri; 2,65 -sticl ; 1,6% -
masticuri i vopsele; 4,0% - textile i izolatori fonici; 6,7% -
diversefluide.
Aluminiul este principalul material neferos utilizat ntr-o
propor ie de 6%. Peun astfel de autoturism cantitatea de aluminiu
este de cca (60-65) kg. In anul 2005era prev zut ca aluminiul s
reprezinte 10% din greutatea unui autoturism europeani 14% pentru
un autoturism fabricat n S.U.A. Pentru reducerea greut ii se
folosesceluri u or aliate, o eluri de nalt rezisten , aluminiu,
magneziu i materiale
plastice. Utilizarea o elurilor de nalt rezisten , nceput mai
demult, comportanumite cerin e tehnologice, dar se pot ob ine
reduceri de mas pentru pieselerespective de (1015)%.
In general, n timp, ponderea materialelor feroase va sc dea,
crescndponderea materialelor cu greutate specific mai mic i
extinzndu-se gamacomponentelor din magneziu.
Este de men ionat faptul c mic orarea masei unui subansamblu
atrage dupsine i mic orarea masei altor subansambluri. Astfel, prin
modernizareaautomobilului Lightweight Charger XL, masa pieselor
fabricate din o el de naltrezisten s-a mic orat cu 170 kg, n timp
ce masa total a automobilului a sc zut cu285 kg. In leg tur cu
aceast reducere de mas exist o regul empiric pentruautoturismele
din produc ia curent exprimat printr-un factor, care are valori
ntre1,3 i 1,75, firma General Motors adoptnd valoarea 1,5. Aceasta
nseamn , nultimul caz, c dac se reduce masa unui subansamblu cu 100
kg prin folosirea unuialt material, masa autoturismului se mic
oreaz nc cu 50 kg.
Printr-o proiectare adecvat i utilizarea materialelor u oare se
pot ob inereduceri spectaculoase. Astfel, masa proprie a
autoturismului Audi A2 1,4 l TDIreprezint 990 kg fa de 1220 kg ct
este masa proprie medie a opt autoturismeavnd volumul interior
comparabil. Diferen a de 230 kg mas proprie rezult , nprimul rnd,
din reducerea important a masei caroseriei, a c rei structur
derezisten este realizat din aluminiu. Reducerea masei caroseriei
cu 120 kg i aechipamentului auxiliar cu 14 kg a condus la mic
orarea masei motorului itransmisiei cu 31 kg, precum i a masei
sistemului de rulare cu 65 kg.
Un aspect important este acela c m surile impuse pentru sporirea
siguran eiactive i pasive au condus, n ultimii 15 ani, la cre terea
masei proprii aautoturismelor din clasa de mai sus cu 25%.
-
29
La aprecierea masei proprii trebuie s se in seama de condi iile
concrete deexploatare, n particular de condi iile oferite de re
eaua de drumuri.
Masa proprie este dependent de dimensiunile autoturismului. La
acela i spa iuutil, un autoturism mai nalt devine mai scurt i, ca
urmare, va avea o mas propriemai mic . Aceasta nseamn un consum mai
redus de combustibil la accelerare i laurcarea pantelor. Dar un
autoturism cu o n ime mai mic va avea o rezisten aaerului mai mic i
un consum mai redus de combustibil la viteze mari. Dependen amasei
proprii fa de lungimea de gabarit a autoturismului este eviden iat
n figura4.1.
Fig. 4.1. Masa proprie a autoturismului n func ie de lungimea de
gabarit
O analiz statistic detaliat a pus n eviden faptul c un num r
mare decaracteristici i performan e ale autoturismelor se afl ntr-o
strns corela ie cu masaproprie a acestora, m0. Pe baza acestei
analize n s-au stabilit rela ii empirice, valabilepentru
autoturismele anilor '80.
Pentru solu ia totul n fa ":
][99,6/104exp 0139,0
0 mmmmL
r = 0,877; L = 72,08 mm;
][85437,000116,0 3020 cmmmVh
r = 0,893; Vh = 0,03 cm3;
Pentru solu ia clasic :][39,3/289exp 0
603,00 mmmmL
r = 0,814; L = 69,18 mm;
][143016,400106,0 3020 cmmmVh
r = 0,887; Vh = 154,6 cm3;
Pentru toate solu iile de organizare general :
][163017,110253,0 020
3 mmmmL
-
30
r = 0,896; L = 69,82 mm;
][31866,11011,3 3020
4 cmmmVhr = 0,918; Vh = 244,91 cm3;
In rela iile de mai sus se precizeaz valorile coeficien ilor de
corela ie r si
abaterea standard . Unii autori exprim masa total maxim n func
ie de lungimea
total La a autoturismului: man = 510,476 La -750,93 [kg].
Stabilirea masei proprii a autocamioanelor se face prin
intermediul coefi-cientului de tar , folosind datele de la modelele
similare prelucrate statistic. ngeneral, odat cu cre terea sarcinii
utile maxime constructive are loc sc dereacoeficientului de tar .
Aceast dependen este prezentat grafic n figura 4.2
pentruautocamioane 4x2 i 6x4 cu caroserie platform deschis sau
caroserie furgon-platform .
Fig. 4.2. Coeficientul de tar n func ie de sarcina utilmaxim
constructiv a autocamionului.
Curbei din figura 4.2 i corespunde ecua ia:][106,5013,013,0156,1
342 ununung mmm
n care mun se exprim n tone. Rela ia de mai sus are caracter
statistic i estealc tuit pe baza datelor a 200 modele de
autocamioane din anii '70.
Binen eles, la alegerea coeficientului de tar i, respectiv, a
masei propriitrebuie s se in seama de solu ia de organizare general
adoptat i de parti-cularit ile constructive i de exploatare.
Adoptarea unor valori mai mici alecoeficientului de tar trebuie s
fie acompaniat cu m suri constructive adecvate i deutilizarea de
materiale cu calit i superioare. Astfel, se folosesc tot mai mult o
eluride nalt rezisten , aluminiu i materiale plastice. Aluminiul
este folosit la realizareabarelor de protec ie, cabinelor,
longeroanelor i traverselor, rezervoarelor de aer i decombustibil,
sabo ilor de frn , carterelor de ambreiaje etc. Se folosesc, de
asemenea,arbori cardanici i arcuri ale suspensiei confec iona i din
materiale compozite.
-
31
4.3. Definirea spa iului pentru postul de conducere
Conduc torului autovehiculului trebuie s i se asigure un spa iu
i o pozi iecorespunz toare astfel nct:
- postura sa s fie comod fiziologic;- s nu produc oboseal
excesiv i mboln vire;- s existe libertate de mi care pentru ac
ionarea volanului, manetelor de
comand i pedalelor, care trebuie s fie accesibile i plasate
astfel nct solicit rileconduc torului s fie minime;
- s se asigure vizibilitatea corespunz toare.Pentru ara noastr ,
n cazul autocamioanelor, autobuzelor i
troleibuzelor, exist urm toarele standarde:STAS R 10666/1-76 -
Dimensiunile postului de conducere i amplasarea
organelor de comand la autocamioane, autobuze i troleibuze -
Condi ii ergonomice;STAS R 10666/2-76 - Determinarea elementelor
postului de conducere i a
locului pentru pasageri la autocamioane, autobuze i troleibuze -
Manechintridimensional;
STAS R 10666/3-76 - Determinarea elementelor postului de
conducere i alocului pentru pasageri, la autocamioane, autobuze i
troleibuze - Manechinbidimensional (plan).
In urma determin rilor antropometrice se stabilesc a a-numitele
grupedimensionale reprezentative. Grupa reprezentativ x % (0 < x
< 100) este definit deo persoan reprezentativ avnd unele
dimensiuni ale corpului (precizate) mai maridect dimensiunile
corespunz toare a x % persoane din ntreaga popula ie adult .Altfel
spus, x % din popula ia adult prezint dimensiunile respective mai
mici saucel mult egale cu cele ale persoanei reprezentative.
Potrivit standardelor men ionate sunt avute n vedere trei grupe
reprezentative:10%, 50% i 90%.
Corespunz tor grupelor reprezentative n STAS R 10666/2 i STAS R
10666/3se definesc manechinele tridimensionale i bidimensionale
(figurile 4.3 i 4.4).
-
32
Fig. 4.3. Manechin tridimensional
Pentru toate cele trei grupe dimensionale lungimea torsului se
consideraceea i. Diferen ele apar la lungimile coapselor B i
gambelor A. Astfel, pentrugrupele 10%, 50% i 90% sunt urm toarele
valori, n ordine:
A = 350, 417, 444 [mm];B = 408, 432, 456 [mm].
Fig. 4.4. Manechin bidimensional Elementele manechinului sunt
articulate i prev zute cu scal pentru a putea,
sura unghiurile dintre liniile de referin ale segmentelor
corpului. La amplasareamanechinului pe scaun, pentru diferite pozi
ii, se pot m sura aceste unghiuri caretrebuie s aib anumite valori
convenabile.
Pozi ia conduc torului n automobile este definit , n primul rnd,
prin pozi iapunctului H, ca fiind urma, pe planul longitudinal al
automobilului, a axei teoreticede rota ie a coapselor fa de
trunchiul omului reprezentat prin manechinultridimensional sau
bidimensional. Punctul R corespunde pozi iei teoretice a punctuluiH
pentru pozi ia de conducere sau de utilizare cea mai de jos i cea
mai retras a
-
33
oric rui scaun, prev zut de c tre constructorul autovehiculului
(corespunde cumanechinul de 90%).
Fig. 4.5. Elemente de organizare ale postului de conducerepentru
autocamioane, autobuze i troleibuze
Dimensiunile postului de conducere i dispunerea organelor de
comand ncazul autocamioanelor, autobuzelor i troleibuzelor se
stabilesc n concordan cuSTAS R 10666/1-76 (fig.4.5). Elementele
geometrice privitoare la o serie de lungimii unghiuri se aleg
potrivit cu indica iile din standard incluse n tabele sub forma
unor
intervale, limite inferioare sau limite superioare.Se stabilesc,
la nceput, linia orizontal a podelei, partea din fa a podelei
dispus nclinat fa de orizontal i pozi ia tablierului dinspre
motor (torpedoul)(fig. 4.6) Partea nclinat a podelei pentru
sprijinirea piciorului trebuie s dep easc306 mm. Dup aceea se
traseaz linia orizontal tangent la coaps i carecorespunde pernei
deformate a scaunelor sub greutatea conduc torului. Distan a de
laaceast linie pn la podea se alege potrivit cu datele de la
modelele similare.Distan a de la marginea superioar a pernei
scaunului pn la podea nu trebuie sdep easc (380 - 407) mm. L imea i
lungimea pernei scaunului sunt stabilite prinstandard. Se plaseaz
apoi manechinul corespunz tor grupei 90% ca n Fig. 4.6, astfelnct
scaunul se afl n pozi ia cea mai ndep rtat de pedale i cea mai joas
. Sepozi ioneaz manechinul astfel nct piciorul s se afle pe partea
nclinat a podelei,iar unghiurile ntre segmentele acestuia trebuie s
se ncadreze n limitelerecomandate. Se repet opera iile de mai sus
cu manechinele 50% i 10%,modificnd corespunz tor pozi ia scaunului
prin deplasare pe orizontal (deplasareamaxim trebuie s dep easc 100
mm) i pe vertical (deplasarea maxim trebuie sdep easc 80 mm).
-
34
Fig. 4.6. Pozi ionarea manechinului
Se stabile te diametrul volanului innd seama de for a admisibil
la obadaacestuia i de viteza unghiular ce trebuie realizat . Pentru
autovehicule grelediametrul acestuia este de (430-600) mm. Se alege
apoi unghiul s u de nclinare idistan ele de la punctul inferior al
volanului pn la punctul R i linia de referin acoapselor (se folose
te manechinul 90%). Unghiul de nclinare a axului volanului fade
orizontal trebuie s fie ntre 50-80. De asemenea, se stabile te pozi
ia axeivolanului fa de planul longitudinal de simetrie al
scaunului. Este posibil s existe odeplasare lateral a volanului
impus de cerin a asigur rii unui joc suficient ntrevolan i p ile
cele mai apropiate ale cabinei (nu mai pu in de 80 mm).
n continuare, se stabile te pozi ia pedalelor. In Fig.4.5,
potrivit curecomand rile din standard, se precizeaz pozi ia relativ
a pedalelor fa de planullongitudinal de simetrie al scaunului
conduc torului i fa de pere ii interiori aicaroseriei sau alte
elemente proeminente din interiorul acesteia. In standard nu
suntdate recomand ri privitoare la dimensiunile pedalelor. In
vedere lateral , pozi iapedalelor se realizeaz potrivit cu datele
de la modele similare. Pozi ia pedalei deambreiaj i a pedalei de
frn se define te prin distan ele l1, l2 i l3 (fig. 4.7).
Cnd se ncepe ac ionarea pedalelor de ambreiaj i de frn trebuie s
existeloc suficient pentru picior n raport cu volanul. Distan a
optim l2 este considerat670 mm. Distan a l1 trebuie s fie astfel
nct la cursa maxim recomandat pedala snu ating podeaua cabinei.
Pentru o verificare adecvat trebuie s se precizeze ipozi ia
punctului de articula ie al pedalei. Att n pozi ia ini ial de ac
ionare apedalelor, ct i n cea corespunz toare cursei maxime trebuie
ca unghiurile dintresegmentele corpului s se afle ntre limitele
recomandate. Pedala de accelera ie seac ioneaz cu piciorul,
sprijinindu-se permanent cu c lciul pe podea, deplasarea ei
cndu-se prin rotirea labei piciorului din glezn , astfel nct, la
mersul n gol almotorului, laba piciorului este perpendicular pe axa
gambei. Se consider c distan al3 are valoarea optim 725 mm. Verific
rile unghiurilor men ionate se efectueaz cumanechinele 10%, 50% i
90%, binen eles n concordan cu pozi iile modificate
alescaunului.
-
35
Fig. 4.7. Dispunerea pedalelor
Urmeaz plasarea manetei schimb torului de vitez i a altor manete
caresunt necesare respectnd recomand rile din standard. De
asemenea, se pozi ioneazsuprafa a aferent panoului pentru cadranele
aparaturii de control i de bord.Ea se face astfel nct s fie direct
accesibil privirii conduc torului, f ca acesta sexecute mi ri
suplimentare. In acest sens, volanul nu trebuie s acopere suprafa
arespectiv , mpiedicnd astfel urm rirea indica iilor aparaturii.
Dispunerea aparaturiii a cadranelor se face urmnd principii
ergonomice generale asociate cu cercet ri
specifice domeniului.Cunoscnd pozi ia extrem a scaunului n spate
se poate preciza pozi ia
peretelui din spate al cabinei. In standard se impune distan a m
= 600 mm (1100 mmcnd exist cu eta) ntre punctul cel mai de jos al
volanului i peretele din spate alcabinei. L imea interioar a
cabinei n zona umerilor conduc torului, la 490 mm fade punctul A,
nu trebuie s fie mai mic de 1250 mm, cnd sunt dou locuri ncabin , i
1700 mm cnd cabina are trei locuri. Dac se prevede i un loc de
dormit,
imea trebuie s dep easc 1900 mm (l imea patului mai mare de 500
mm),n imea plafonului cabinei este astfel nct distan a de la
punctul R pn la plafoneste de cel pu in 1000 mm, ea fiind m surat
pe dreapta care face un unghi de 8 cuverticala. Distan a de la baza
patului de dormit pn la plafon, m surat n planullongitudinal al
autocamionului trebuie s fie mai mare de 600 mm.
Pentru stabilirea dimensiunilor postului de conducere n
cazulautoturismelor se folosesc normele din SR ISO 3958:2000
AUTOTURISME.Accesul conduc torului auto la comenzile manuale".
Elementele geometrice care sunt reglementate prin acest standard
sunturm toarele (fig. 4.8): Hz, Wx, Wz, D, , i deplasarea pe
orizontal a punctului R.Pentru toate aceste m rimi se indic fie un
interval de varia ie, fie o valoare minim .
-
36
Fig. 4.8. Organizarea postului de conducere la autoturisme
Elementele geometrice se definesc n raport cu punctul de contact
al c lciuluicu podeaua n situa ia cnd este ac ionat pedala de
accelera ie. In raport cu acestpunct se pozi ioneaz volanul prin
Wx, Wz i . Pozi ia scaunului se precizeaz prinn imea punctului R i
prin nclinarea sp tarului f a se preciza Hx. Nu se facpreciz ri
privitoare la unghiul si unghiul dintre coaps i gamb (fig. 4.9) i
nici ladimensiunile pernei scaunului, a a cum este la autocamioane
i autobuze. La fel ca ncazul autocamionului, dup ce se fixeaz pozi
ia podelei, a suprafe ei nclinate i atorpedoului, trebuie s se
precizeze n profil pozi ia pedalei de accelera ie i cuaceasta i
pozi ia c lciului. Apoi, cu manechinul 90% se g se te pozi ia cea
maifavorabil a acestuia, caracterizat prin anumite valori ale
unghiurilor dintre p ilecorpului.
In leg tur cu unghiurile dintre p ile corpului care asigur
confortulconduc torului i al pasagerilor se iau n considera ie 10
unghiuri i pentru un set devalori ale acestora se define te o clas
, corespunz toare unei anumite pozi ii pescaun. In total au fost
stabilite 11 clase. Aceste clase pot fi folosite n realizarea
mai
oar a organiz rii interioare a autoturismului. Prin considerarea
a 5 unghiuri (Fig.4.9) se stabilesc trei nivele de confort: satisf
tor, mul umitor i bun, a a cum seindic n tabelul 4.2.
Fig. 4.9. Definirea unghiurilor dintre elementele corpului uman
ezat pe scaunTabelul 4.2
Unghiul,[0]
Nivel de confortSatisf tor Mul umitor Bun
80100 8496 859299131 107123 11111989101 9199 93974252 4450
464884124 92116 100108
-
37
Pentru pedalele de ambreiaj i de frn se consider c ar fi ideal,
din punct devedere ergonomic, ca deplasarea acestora s fie ct mai
mic . Factorii hot rtoripentru for ele la pedale i cursele acestora
sunt unghiurile i , cu intervalele120130 i 90125. Ambele unghiuri
se ob in prin dispunerea spa ial adecvat apedalelor i a scaunului.
Dac se d valoarea for ei la pedal , se stabile te unghiul n
concordan cu graficul din Fig. 4.10. Dependen ele din figura 4.10
corespundsitua iilor optime din punct de vedere ergonomic i sunt
date pentru femei (grup 5%)i b rba i (grup 95%). S-au considerat
dou moduri de ac ionare: n condi ii
obi nuite, normale, i n situa iile de urgen , cnd trebuie
aplicate for ele maxime.Cunoscnd acest unghi se precizeaz pozi iile
pedalelor i scaunului. Dac acestepozi ii sunt date, atunci se pot
determina cu acelea i grafice for ele disponibile.
Fig. 4.10. For a la pedal n func ie Fig. 4.11. Elementele
geometrice ale scaunului de unghiul dintre gamb i coaps conduc
torului de automobil (condi ie optim )
Valorile optime ale parametrilor scaunului sunt urm toarele
(Fig.4.11):ls =(457601) mm;lp < 406 mm pentru femei scunde,lp =
432 mm ca un compromis, pentru cazul general;hp < (381406)
mm;
p = 6 (90% acceptabile valorile 5- 8);s = 105 (90% acceptabile
valorile 102- l08).
Urm rind Fig. 4.11 se poate scrie rela ia: s = p + s 90oIn pozi
ia corespunz toare ac ion rii complete, pedalele de ambreiaj i de
frn
nu trebuie s ating podeaua. Considernd un anumit joc i innd seam
de faptul cnici c lciul nu trebuie s ating podeaua, se pot stabili
pozi iile celor dou pedale,respectiv centrele acestora. Unghiul
fiind ales n concordan cu cele ar tate maisus, pentru un anumit
grup reprezentativ se cunosc lungimile coapsei lc i lungimea
-
38
gambei lg, astfel nct este definit triunghiul TGH (Fig. 4.12).
Pozi ia sa trebuie s fieastfel nct s se realizeze anumite unghiuri
si s. Se pot scrie rela iile:
cos222 gcgc llllHT , sinarcsin1 HTlg
stz HThh 1cos , sx HTh 1sin
n felul acesta se precizeaz pozi ia punctului H i pozi ia
scaunului. Avndprecizat pozi ia gambei se poate preciza pozi ia
piciorului i, respectiv, pozi iapedalei propriu-zise. Direc ia de
deplasare a pedalei va trebui s coincid aproximativcu direc ia
segmentului GT.
Fig. 4.12. Pozi ia punctului H
Pozi ionarea volanului, potrivit standardului SR ISO 3958, se
face nraport cu punctul de contact al c lciului cu podeaua,
alegndu-se m rimile Wx, Wzi (Fig.4.8) n intervalele recomandate. Nu
se face precizarea pozi iei volanului n
raport cu punctul R. Actualmente nu exist o dependen general
valabil relativ lapozi ia volanului n raport cu punctul R. Pentru
autoturisme europene de serie, pentrudistan ele lvx i lvz (Fig.
4.12) s-au stabilit urm toarele rela ii empirice:
lvx = 356,84 - 0,1366 H30lvz = 244,37 - 0,1888 H30
unde H30 reprezint distanta de la punctul R la podea.
Fig.4.13. Pozi ionarea volanului n raport cu punctul R
Se observ c distan a lvx este foarte pu in corelat cu H30, ceea
ce denot c acest aspect alproiect rii este n strns leg tur cu
maniera specific unui anumit constructor. La cre terea luiH30 are
loc sc derea distan ei pe vertical lvz, corelarea dintre cele dou m
rimi fiind destul destrns . Concret, aceasta nseamn c n imea
punctului inferior al volanului fa de podea r mnerelativ constant .
Se urm re te ca distan a H47 s fie suficient de mare. O analiz a
datelor de lamodelele de serie arat c H47 >160mm. Se constat c ,
n general, unghiul volanului L25 scadeodat cu cre terea lui lvx.
Diametrul volanului D9 are urm toarele valori:
-
39
(280350) mm pentru autoturisme de sport i de curse;(350420) mm
pentru celelalte tipuri de autoturisme.
CAPITOLUL V
TRANSMISIA AUTOMOBILULUI
Transmisia automobilului are rolul de a transmite momentul
motorului la ro ile motoare,modificndu-i n acela i timp i valoarea
n func ie de m rimea rezisten elor la naintare. Ea estecompus din:
ambreiaj, cutia de viteze, transmisia longitudinal , transmisia
principal (angrenajul nunghi), diferen ialul, arborii planetari i
transmisia final .
n figura 5.1 este reprezentat schema cinematic a transmisiei
unui autocamion.
Fig. 5.1. Schema cinematic a transmisiei unui autocamion
1- motor; 2- ambreiaj; 3- cutia de viteze; 4- articula ii
cardanice; 5- arbore longitudinal intermediar; 6-arbore
longitudinal principal; 7- transmisie principal ; 8- diferen ial;
9- ro i motoare; 10- arbori planetari;
11 - carter punte motoare
5.1. AMBREIAJUL
5.1.1. Destina ia, condi ii impuse i clasificarea
ambreiajelor
Destina ia ambreiajului. Ambreiajul face parte din transmisia
automobilului i este intercalatntre motor i cutia de viteze, n
scopul compens rii principalelor dezavantaje ale motorului cuardere
intern (imposibilitatea pornirii n sarcin i existen a unei zone de
func ionare instabil ).Ambreiajul serve te la decuplarea temporar i
la cuplarea progresiv a motorului cu transmisia.Decuplarea i
cuplarea motorului de transmisie sunt necesare la pornirea din loc
a automobilului in timpul mersului pentru schimbarea treptelor
cutiei de viteze. Ambreiajul serve te, n acela i timp,la protejarea
la suprasarcini a celorlalte organe ale transmisiei.
Condi iile impuse ambreiajului. Ambreiajul trebuie s ndeplineasc
anumite condi ii, ianume:
-
40
- s permit decuplarea complet a motorului de transmisie pentru
ca schimbarea treptelor se fac f ocuri;
- necesite la decuplare eforturi reduse din partea conduc
torului f a se ob ine ns o cursla pedal mai mare de 120-200 mm
(limita superioar la autocamioane). For a la pedal , necesardecupl
rii, nu trebuie s dep easc 150 N la autoturisme i 250 N la
autocamioane i autobuze;
- asigure n stare cuplat o mbinare perfect (f patinare) ntre
motor i transmisie;- permit eliminarea c ldurii care se produce n
timpul procesului de cuplare (ambreiere)
prin patinarea suprafe elor de frecare;- permit cuplarea
suficient de progresiv pentru a se evita pornirea brusc din loc
a
automobilului; - s fie ct mai u or de ntre inut i reglat i s
ofere siguran n func ionare.
Clasificarea ambreiajelor. Ambreiajele se clasific dup
principiul de func ionare i duptipul mecanismului de ac ionare.
Dup principiul de func ionare, ambreiajele pot fi: mecanice (cu
fric iune), hidrodinamice,combinate i electromagnetice.
Dup tipul mecanismului de ac ionare, ambreiajele pot fi: cu ac
ionare mecanic , hidraulic ,pneumatic i electric .
5.1.2. AMBREIAJELE MECANICEPrincipiul de func ionare a
ambreiajului mecanic. Ambreiajul mecanic func ioneaz pe
baza for elor de frecare ce apar ntre dou sau mai multe perechi
de suprafe e sub ac iunea unei for ede ap sare.
ile componente ale unui ambreiaj mecanic (Fig.5.2) sunt grupate
astfel: parteaconduc toare, partea condus i mecanismul de ac
ionare. Partea conduc toare a ambreiajului estesolidar la rota ie
cu volantul motorului, iar partea condus cu arborele primar al
cutiei de viteze.
Pe volantul 1 al motorului este ap sat discul condus 6 de c tre
discul de presiune (conduc tor)2, datorit for ei dezvoltate de
arcurile 3. Discul condus se poate deplasa axial pe
canelurilearborelui primar 7 al cutiei de viteze. Pentru a m ri
coeficientul de frecare, discul condus esteprev zut cu garnituri de
frecare. Discul de presiune 2 este solidar la rota ie cu volantul 1
prinintermediul carcasei 5.
Partea conduc toare a ambreiajului este format din: volantul 1,
discul de presiune 2, carcasa5, arcurile de presiune 3 i prghiile
de debreiere 4.
Partea condus se compune din: discul condus 6 cu garniturile de
frecare i arborele primar 7al cutiei de viteze (arborele
ambreiajului).
Prin frecarea care ia na tere ntre suprafa a frontal a
volantului i discul de presiune, pe de oparte, i suprafe ele
discului condus, pe de alt parte, momentul motor este transmis
arboreluiprimar al cutiei de viteze i mai departe, prin celelalte
organe ale transmisiei, la ro ile motoare.
Mecanismul de ac ionare este format din man onul cu rulmentul de
presiune 8, furca 9, tija 10,arcul de readucere 11 i prghia pedalei
12.
n figur , ambreiajul este prezentat n stare cuplat . Cnd se apas
asupra pedalei 12 amecanismului de ac ionare a ambreiajului, for a
se transmite prin tija 10 i furca 9 la man onulrulmentului de
presiune 8, care va ap sa capetele interioare ale prghiilor de
debreiere 4, iar acestease vor roti n jurul punctului de articula
ie de pe carcas . In felul acesta, prghiile de debreieredeplaseaz
discul de presiune spre dreapta, comprimnd arcurile 3. In acest
caz, dispare ap sareadintre discuri i volant i, deci, i for a de
frecare, iar momentul motor nu se transmite mai departe.
-
41
Fig. 5.2. Schema de principiu a ambreiajului
Cuplarea ambreiajului se realizeaz prin eliberarea lin a
pedalei, dup care arcurile 3 vorap sa din nou discul de presiune pe
discul condus, iar acesta din urm pe volant. Ct timp ntresuprafe
ele de frecare ale ambreiajului nu exist o ap sare mare, for a de
frecare care ia na tere vaavea o valoare redus i, n consecin , va
exista o alunecare ntre suprafe ele de frecare, motivpentru care
discul condus va avea o tura ie mai mic . Aceasta este perioada de
patinare aambreiajului. n aceast situa ie, se va transmite prin
ambreiaj numai o parte din momentul motor. nperioada de patinare a
ambreiajului, o parte din energia mecanic se transform n energie
termic ,iar ambreiajul se nc lze te, producnd uzura mai rapid a
garniturilor de frecare.
La eliberarea complet a pedalei ambreiajului, for a de ap sare
dezvoltat de arcuri estesuficient de mare pentru a permite
transmiterea n ntregime a momentului motor f patinare.
Clasificarea ambreiajelor mecanice. Ambreiajele mecanice,
utilizate la automobile, seclasific dup mai multe criterii:
Dup forma geometric a suprafe elor de frecare, pot fi: cu
discuri (cele r spndite laautovehicule), cu conuri i speciale.
Dup num rul discurilor conduse, pot fi: cu un disc (monodisc),
cu dou discuri, cu mai multediscuri.
Dup num rul arcurilor de presiune i modul de dispunere a lor,
pot fi: cu mai multe arcuridispuse periferic i un singur arc
central (simplu sau tip diafragm ).
Dup modul de ob inere a for ei de ap sare, pot fi: simple (cu
arcuri), semicentrifuge icentrifuge.
Dup tipul mecanismului de ac ionare, pot fi cu ac ionare:
mecanic , hidraulic , cuservomecanisme i automat .
5.2. CUTIA DE VITEZE (SCHIMB TORUL DE VITEZE)
-
42
5.2.1. Destina ia, condi iile impuse i clasificarea cutiilor de
viteze
Destina ia cutiei de viteze. In func ie de valoarea rezisten ei
care se opune naint riiautomobilului, trebuie modificat for a de
trac iune a acestuia. Motoarele cu ardere intern aleautomobilelor
permit o varia ie limitat a momentului motor, respectiv a for ei de
trac iune. Dinaceast cauz , automobilele echipate cu motoare cu
ardere intern trebuie s fie prev zute cu cutiede viteze cu
scopul:
- s permit modificarea for ei de trac iune n func ie de varia ia
rezisten elorla naintare;
- s realizeze ntreruperea ndelungat a leg turii dintre motor i
restultransmisiei n cazul n care automobilul st pe loc cu motorul n
func iune;
- s permit mersul napoi al automobilului, f a inversa sensul de
rota ie almotorului.
Condi iile impuse cutiei de viteze. Cutia de viteze a unui
automobil trebuie s ndeplineascurm toarele condi ii: s prezinte o
construc ie simpl , rezistent i s fie u or de manevrat; sprezinte o
func ionare f zgomot i s aib un randament ct mai ridicat; s aib o
rezisten marela uzare; s fie u or de ntre inut; s asigure calit i
dinamice i economice bune; s prezintesiguran n timpul func ion
rii.
Clasificarea cutiilor de viteze. Cutiile de viteze utilizate la
automobile se clasific dup modulde varia ie a raportului de
transmitere i dup modul de schimbare a treptelor de viteze.
Dup modul de varia ie a raportului de transmitere, cutiile de
viteze pot fi:- cu trepte (etaje), la care varia ia raportului de
transmitere este discontinu ;- continue sau progresive, care asigur
ntre anumite limite o varia ie continu a raportului de
transmitere.Dup felul mi rii axei arborilor, cutiile de viteze
cu trepte pot fi:- cu axe fixe (simple), la care arborii au axa
geometric fix ;- planetare, la care axele unor arbori ai cutiei de
viteze au o mi care n jurul unui ax central.Dup num rul treptelor
de viteze, cutiile de viteze pot fi cu trei, patru, cinci, ase sau
chiar mai
multe trepte.Dup modul de schimbare a treptelor de viteze,
cutiile de viteze pot fi cu ac ionare direct , cu
ac ionare semiautomat , cu ac ionare automat .
5.2.2. Cutii de viteze n trepteCutiile de viteze n trepte, cu
arbori cu axe fixe sunt cele mai r spndite la automobile,
deoarece aceste tipuri sunt simple din punct de vedere
constructiv i deci fabricarea lor este ieftin .Cutia de viteze n
trepte se compune din: mecanismul reductor sau cutia de viteze
propriu-zis ;
mecanismul de ac ionare; dispozitivul de fixare a treptelor;
dispozitivul de z vorre a treptelor.Mecanismul reductor. Mecanismul
reductor constituie partea principal a cutiei de viteze i
serve te la modificarea raportului de transmitere, n func ie de
varia ia rezisten elor la naintareaautomobilului.
Mecanismul reductor se compune din doi sau trei arbori (Fig.5.3)
pe care se afl montate maimulte perechi de ro i din ate (cu
ajutorul c rora se transmite mi carea ntre arbori) i
dintr-uncarter. Arborele primar P este n general i arborele
ambreiajului. Arborele secundar S esteprev zut cu caneluri pe care
pot culisa blocul ro ilor din ate 5-7 i man onul m.
Arboreleintermediar I are fixat pe el ro ile din ate 2, 4, 6, 8.
Dac ro ile cutiei de viteze ocup pozi ia dinFig.5.3 cnd motorul
func ioneaz , automobilul st pe loc, deoarece mi carea se transmite
de laarborele primar numai la arborele intermediar prin ro ile 1 i
2, arborele secundar fiind liber. naceast situa ie, cutia de viteze
se afl n pozi ia neutr (punctul mort).
Diversele trepte ale cutiei de viteze se ob in prin deplasarea
pe arborele secundar a blocului dero i din ate 5-7 sau a man onului
m (cu ajutorul furcilor f1 i f2). n felul acesta, mi carea se
poatetransmite de la arborele intermediar la arborele secundar prin
perechile de ro i 7-8, 5-6 i 3-4.
-
43
Fig.5.3. Cutia de viteze cu trei arbori:
a sec iune; b schema cinematica
Cutia de viteze cu trei arbori d posibilitatea ob inerii treptei
de priz direct prin cuplareaarborelui primar cu cel secundar cu
ajutorul cuplajului (man onului) m, a c rui dantur c se vacupla cu
dantura c'. In aceast treapt cutia de viteze func ioneaz cu zgomot
redus i cu randamentridicat.
Treptele posibile ale unei astfel de cutii de viteze sunt date n
Tabelul 5.1 (semnul x" indicro ile din ate angrenate).
Tabelul 5.1
Nr.treptei Num rul ro ilor din ate (Fig.5.3) Raportul de
transmitere
1 2 3 4 5 6 7 8 mI X X X X
8
7
1
21 z
zzzi
II X X X X6
5
1
22 z
zzzi
III X X X X C - C"4
3
1
23 z
zzzi
IVC - C m i4 = 1
5.3. TRANSMISIA LONGITUDINAL (CARDANIC )5.3.1. Destina ia si p
ile componente ale transmisiei longitudinale
Transmisia longitudinal are rolul de a transmite momentul motor,
f s -1 modifice, de lacutia de viteze la transmisia principal n
cazul automobilelor organizate dup solu ia clasic ,precum i de la
reductorul-distribuitor la pun ile motoare, i ntre pun i, n cazul
automobilelor cumai multe pun i motoare.
Necesitatea transmisiei longitudinale rezult din faptul c
transmiterea momentului motor seface ntre doi arbori care au axele
nclinate sub un anumit unghi. M rimea distan ei
dintresubansamblurile legate de cei doi arbori depinde, pe de o
parte, de nc rc tura automobilului irigiditatea suspensiei, iar pe
de alt parte de denivel rile drumului care conduc la oscila ia p
iisuspendate.
ile componente ale transmisiei longitudinale sunt prezentate n
Fig. 5.4. Cutia de viteze 5 estemontat pe cadrul 6, iar transmisia
principal mpreun cu puntea motoare este legat de cadru prin
-
44
intermediul arcurilor 7. In acela i timp, axa geometric a
arborelui secundar 4 al cutiei de viteze esteezat sub un anumit
unghi n raport cu axa geometric a arborelui 8 al transmisiei
principale, unghi
care variaz n timpul deplas rii automobilului, deoarece variaz
distan a dintre cei doi arbori nfunc ie de sarcina util ,
rigiditatea suspensiei i denivel rile drumului. Pentru a transmite
momentulmotor de la arborele 4 la arborele 8, care au axele
geometrice dispuse sub un unghi variabil , sefolose te transmisia
longitudinal compus din articula iile cardanice 1 i 2, arborele
longitudinal 3 icuplajul de compensare axial 9.
Fig. 5.4. ile componente ale transmisiei longitudinale
Transmisia longitudinal este compus din: articula ii cardanice,
arbori longitudinali, cuplajede compensare axial i paliere
intermediare.
Transmisia longitudinal cu dou articula ii montate la capetele
arborelui longitudinal(Fig.5.5.a) se utilizeaz la automobilele 4 x
2 cu ampatament mai redus. La automobilele cuampatament mare,
pentru a m ri rigiditatea arborelui longitudinal i pentru a se mic
ora tendin a devibrare, transmisia longitudinal este prev zut cu un
arbore principal i unul intermediar(Fig.5.5.b). Cuplajul de
compensare axial 4 permite ca distan a dintre cele dou articula ii
cardanice
varieze.In Fig.5.5.c se reprezint transmisia longitudinal
utilizat la automobilele 4x4.
Fig 5.5. Scheme de transmisii longitudinale utilizate la
automobile:1- articula ii cardanice; 2 - arbore
longitudinal; 3 - arbore longitudinal intermediar; 4 - cuplaj de
compensare axial ; 5- palier intermediar; 6 - cutie de viteze; 7 -
reductor-distribuitor; 8 - transmisie principal .
5.3.2. Construc ia p ilor componente ale transmisiei
longitudinale
-
45
Articula iile cardanice. Din punct de vedere constructiv,
articula iile cardanice se mpart narticula ii cardanice rigide i
articula ii cardanice elastice; articula ii cardanice deschise i
articula iicardanice nchise.
In func ie de viteza unghiular ob inut la arborele condus,
articula iile cardanice pot fi;asincrone (cu vitez unghiular
variabil ) i sincrone (cu vitez unghiular constant ).
La automobile, cele mai r spndite sunt articula iile cardanice
rigide, asincrone de tipdeschis.
Articula ia cardanic rigid , asincron , de tip deschis. In
Fig.5.6. sunt reprezentate elementelecomponente ale articula iei
cardanice rigide asincrone, de tip deschis. Ea este compus din
furcile 2i 11 i crucea 12. Furca 2 este prev zut cu flan a 1 cu
ajutorul c reia se asambleaz , prinuruburi, de arborele secundar al
cutiei de viteze. Furca 11 este prev zut cu butucul 10 care,
fiind