UNIVERZITET U SARAJEVUFAKULTET ZA SAOBRAAJ I KOMUNIKACIJE
SEMINARSKI RAD IZ PREDMETA:Tehnika eksploatacija cestovnih
vozila
Tema rada: Proraun dinamikih karakteristika vozila
Predmetni nastavnik:Prof. Dr. Suada Daci
Asistent:
Student:Dino VrceAid Avdagi
Broj indeksa:67896751
Usmjerenje:Cestovni saobraaj
Godina studija:III
Rezultat rada:
Datum: Januar, 2015. God.ANALIZA DINAMIKIH KARAKTERISTIKA
MOTORNIH VOZILAU okviru projektnog zadatka, za izabrano motomo
vozilo potrebno je odrediti slijedece:1. Napraviti kratak uvod o
vozilu i dati osnovne tehnicke podatke o vozilu.2. Definisati,
izraunati i nacrtati otpore kretanja i snage potrebne za
savladavanje otpora kretanja motorog vozila ( otpore kotrljanja,
otpor vazduha i otpor uspona ).3. Prikazati vanjske brzinske
karakteristike snage i momenta pogonskog agregata.4. Nacrtati
diagram mjenjaa ( Slezingerov testerasti dijagram ).5. Definisati,
izraunati i prikazati normalni dijagram vue kao i dijagram potrebne
i raspoloive snage.6. Definisati, izraunati i prikazati zavisnost
dinamikog faktora i koeficijent otporaputa, a zatim i zavisnost
ubrzanja od brzine kretanja.7. Izraunati dinamike performanse
vozila: vrijeme i put ubrzanja vozila od 0 do 100km/h, vrijeme
ubrzavanja za dva interval brzine u predposljednjem i posljednjem
stepenu prenosa. Uporediti dobivene rezultate sa podacima
proizvodaa.8. Definisati, izraunati i prikazati put i vrijeme
koenja vozilom.9. Definisati, izraunati i prikazati brzine zanoenja
i prevrtanja vozila.10. U zakljuku zadatka rezimirati dinamike
karakteristike analiziranog vozila, i datisvoj komentar.
Sadraj
Uvod
Audi A6jeautomobiliz gornje srednje klase njemake markeAudii
proizvodi se od1994. Godine, od strane njemakog proizvoaa
automobila Audi AG, sada ve i u svojoj etvrtoj generaciji. Kao
nasljednik Audi 100, A6 je proizveden u Neckarsulmu, Njemaka - i
dostupan je u salon i karavan varijanti.Sve generacije Audija A6 su
u ponudi sa prednjim pogonom ili pogonom na sva etiri toka na tritu
plasirani kao Audi Quattro. Drugi i treiiz generacije modela A6 su
su dostupni sa platformom Allroad.Model koji e biti obraen u ovom
seminarskom radu je Audi A6 (C7). 3.0 TDI, sa pogonom na prednje
tokove i estostepenim runim mjenjaem.
Slika br. 1: Audi A6 (C7)
1. Osnovni tehniki podaci o vozilu
PogonPogon:prednjiPogonski sistem:goriva
motoraGorivo:dizelUkupna maksimalna snaga:150 Kw (204 Ks)Ukupna mak
obrtni moment:400 Nm
MotorCilindri:6, in VVentila po cilindru:4Kapacitet:2967
ccPrenik k hod:83,0 x 91,4 mmKompresije:16,8 :1Maksimalna snaga:150
kW (204 ks)Mak snaga RPM:3750 rpmMaksimalni obrtni moment:400
NmMaksimalni obrtni moment RPM:1250 tpmSistem goriva:common railTip
motora:dohcTurbo:da, sa interkuleraKatalizator:filtera za
esticeRezervoar:65 l
Performanse
Najvea brzina:242 km/hUbrzanje 0-100 km / h:7,6 sUrbana
potronja:6,5 l/100kmUrbana potronja km:1 op 15,4Vangradska
potronja:4,4 l/100kmVangradska potronja km:1 op 22,7Prosena
potronja:5,3 l/100kmProsena potronja km:1 op 18,9Emisija CO2:139
g/kmNivo energije:C
asija
Prednje veanje:multi-linkZadnje veanje:multi-linkPrednje
veanje:spiralne oprugeZadnje veanje:spiralne oprugePrednji
stabilizator:DaZadnji stabilizator:DaPrednji pauze:ventilacijom
diskZadnja pauze:discGuma:245/45R18Okretanje kruga:11,9 m
Transmisija
1. brzina:3,78:12. brzina:2,05:13. brzina:1,28:14.
brzina:0,94:15. brzina:0,69:16. brzina:0,57:17. brzina:-8.
brzina:-9. brzina:-Hod unazad:3,33:1Prodavnica Ration
(kraj):3,49:1RPM na 120 km / h (teoretski):1.850 rpm
Bezbjednost
ABS: DaElectronic Brake Distribution (EBD): DaKonice asistent:
DaVazduni jastuk za vozaa: DaVazduni jastuk: DaBoni vazduni
jastuci: Da (prednji)Head / zavese jastuci: Da (prednji &
zadnji)Elektronski program stabilnosti (ESP):DaKontrola trakcije:
DaZakljuavanje razliku: DaCrash test: 5
Teine
Prazna masa: 1600 kgMaks. nosivosti: 605 kgMaks. dozvoljena
masa: 2205 kgMaks. Masa prednja osovina:- kgMaks. Masa prednja
osovina:- kgMaks. prikolica masa koi: 1800 kgMaks. prikolica masa
bez konice: 750 kgMaks. Lopta za tampu: 85 kgMaks. optereenje
krova: 100 kg
Vanjske dimenzije
Duina:4915 mmirina:1874 mmVisina:1455 mmMeuosovinsko
rastojanje:2912 mmPrednji track:1627 mmZadnji trag:1618 mm
Prtljag / Cargo
Zapremina prtljanika: 530-995 lSill visina: 655 mm
Unutranje dimenzije
Udaljenost naslon / pedale: 920-1160 mmHeadspace napred:
955-1035 mmDuina naslona prednjeg: 650 mmDuina sedita napred: 500
mmUnos visina prednjeg: 515 mmEnterijer irina fronta: 1530
mmUdaljenost naslon napred / nazad: 625-890 mmHeadspace pozadi: 775
mmDuina sedita zavaliti nazad: 930 mmDuina sedita pozadi: 665
mmVisina sedita pozadi: 465 mmEnterijer irina zadnjeg: 350 mmUdalj.
Sedite zavaliti 2nd/3rd reda sedita: 1500 mm
Usvojene vrijednosti
Stepen korisnosti mjenjaa i glavnog prenosnika
Prvi stepen prenosa 10.95
Drugi stepen prenosa 20.96
Trei stepen prenosa 30.97
etvrti stepen prenosa 40.98
Peti stepen prenosa 50.97
esti stepen prenosa 60.97
Stepen prenosa glavnog prenosa 00.97
Koeficijent rotirajuih masa
11,481
21,181
31,096
41,068
51,058
61,052
Koeficijenti prijanjanja
Suh kolovoz0,95
Mokar kolovoz0,5
Zaleen kolovoz0,2
2. Otpori kretanja i snaga potrebna za savladavanje tih
otpora
Pri kretanju vozila vozila pojavljuju se otpori koji se
suprostavljaju tom kretanju. Otpori se javljaju u zavisnosti od
uslova kretanja, vremenskih uslova itd. Sile otpora pri kretanju
vozila iz stanja mirovanja (pokretanje vozila iz mjesta) zavise od
stanja kolovoza, pneumatika i mase vozila, a potiu od plastinih i
elastinih deformacija podloge, elastinih deformacija tokova i
inercionih sila kao sile otpora ubrzanju. U principu ove sile se ne
uzimaju pri proraunu ukupnih sila kao otpori kretanju, s obzirom da
su sile pri kretanju vozila na viim brzinama u principu sile otpora
vjetra uvjek vie, dok su pri mirovanju iste jednaki nuli. Sile i
momenti otpora pokretanju vozila iz mjesta su posebno vani kod
prorauna spojnice, pogotovokod teretnih i vunih vozila. Otpore
moemo podijeliti na:
Otpore kotrljanja (Rf) ; Otpor zraka (Rv) ; Otpor ubrzanja (Rj)
; Otpor uspona (Ru) ; Otpor prikolice (Rp) .
Moemo napisati da vrijedi sljedei izraz za sumu svih otpora:R =
Rf+Rv+Rj+Ru+RpAko je vozilo kree po ravnoj podlozi moemo
napisati:
R=G*f + + Snaga koja je potrebna za kretanje motornog vozila
moze se dobiti iz : Puk = P= R vA snagu za savladavanje pojedinih
otpora cemo dobiti :Pf = Rf v ; Pv= Rv v ; Pu = Ru v
2.1. Otpor kotrljanja
Otpor kotrljanja Rf zavisi od toga da li se vozilo nalazi na
horizontalnom putu ili na usponu.Za prvi sluaj (=0) otpor
kotrljanja je jednak:Rf = G fZa sluaj kada se vozilo nalazi na
usponu otpor kotrljanja je jednak:Rf = G f cosG teina vozila, koja
je jednaka proizvodu mase vozila gravitacionog ubrzanja (G= mg),f -
koeficijent otpora kotrljanju.Koeficijent otpora kotrljanju
dobijamo koristei sljedei izraz:f = fo +f1v +f2v4Za radijalne
pneumatike fo ,f1 i f2 imaju sljedee vrijednosti: fo=9,9110-3 =
0,00991f1=1,9510-5 = 0,0000195f2=1,7610-9 = 0,00000000176
V(kmh)20406080100120140160180200220
Rf
(N)157,2159,3162,7169,0180,4199,8230,6276,9343,5435,7559,5
Slika br.2: Otpor kotrljanja
2.2. Otpor zraka
Svakom kretanju tijela kroz neku sredinu javljaju se otpori te
sredine. Ti otpori nazivaju se otpori zraka. Pri kretanju vozila
kroz neku zranu sredinu javlja se otpor zraka. Pri malim brzinama
taj otpor nema nekog uticaja na kretanje vozila, dok pri veim
brzinama ima itekako uticaja. Otpor zraka koji djeluje na vozilo
zavisi od nekoliko faktora : Koeficijenta oblika (Cx) ; eone
povrine vozila (A) ; Gustoe zraka (; Kvadrata brzine (.Otpor zraka
rauna se prema sljedeem izrazu :
Za nae vozilo imamo sljedee vrijednosti:Cx = 0.26A = 2.18
v (kmh)20406080100120140160180200220
Rv (N)10,943,798,4174,9273,3393,6535,7699,7885,61093,31322,9
Slika br.3: Otpor vazduha
2.3. Otpor uspona
Pri kretanju vozila uz neki uspon javlja se otpor uspona. On
zavisi od teine vozila i ugla uspona.Takoer moemo rei da on moe
biti pozitivan i negativan. Pozitivan je ukoliko se kreemo uz brdo,
a negativan ukoliko se sputa niz neki pad.
Rauna se po sljedeoj formuli:Ru = G*sinG = m*g pri emu je :G-
ukupna teina vozilam- masa vozilag- gravitaciono ubrzanjeG = m*g =
1600*9,81 = 15696 N
U (%)5%10%15%20%25%30%35%40%
( )2,865,718,5311,314,0316,6919,2921,8
R (N)783,161561,652328,143075,573805,184507,795185,175828,99
Slika br. 4: Otpor uspona
2.4. Ukupni otpori
Za u = 0 :
Ruk=Rv+Rf
v (kmh)20406080100120140160180200220
Ru
(N)168,1203,0261,1343,9453,7593,4766,3976,61229,11529,01882,4
Slika br. 5: Ukupni otpor
Za u = 5%
Ruk=Rv+Rf+Ru
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru 951,36 986,26 1044,33 1127,17 1236,97 1376,64 1549,58 1759,88
2012,36 2312,29 2665,70
u = 10 %
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru 1.729,89 1.764,79 1.822,85 1.905,69 2.015,49 2.155,16
2.328,10 2.538,41 2.790,88 3.090,82 3.444,22
u = 15 %
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru 2.496,27 2.531,17 2.589,24 2.672,08 2.781,88 2.921,55
3.094,49 3.304,79 3.557,27 3.857,20 4.210,61
u = 20 %
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru 3.243,70 3.278,60 3.336,67 3.419,51 3.529,31 3.668,98
3.841,92 4.052,22 4.304,70 4.604,63 4.958,04
u = 25 %
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru 3.973,31 4.008,21 4.066,28 4.149,12 4.258,92 4.398,59
4.571,53 4.781,83 5.034,31 5.334,24 5.687,65
u = 30 %
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru 4.675,92 4.710,82 4.768,89 4.851,73 4.961,53 5.101,20
5.274,14 5.484,44 5.736,92 6.036,85 6.390,26
u = 35 %
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru5.353,305.388,205.446,275.529,115.638,915.778,585.951,526.161,826.414,306.714,23
7.067,64
u = 40 %
V (kmh)20406080100120140160180200220
Ru 5.997,12 6.032,02 6.090,09 6.172,93 6.282,73 6.422,40
6.595,34 6.805,64 7.058,12 7.358,05 7.711,46
Slika br. 6: Krive ukupnih otpora
Snaga koja je potrebna za kretanje motornog vozila moe se dobiti
iz izraza:Puk = R vA snagu za savladavanje pojedinih otprora emo
dobiti :Pf = Rf v ; Pv= Rv v ; Puk= Ruk v.
v (kmh) 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00
180,00 200,00 220,00
v (m/s) 5,56 11,11 16,67 22,22 27,78 33,33 38,89 44,44 50,00
55,56 61,11
Rf (N)157,2159,3162,7169180,4199,8230,6276,9343,5435,7559,5
Rv (N) 10,93 43,73 98,40 174,94 273,34 393,61 535,75 699,75
885,63 1.093,36 1.322,97
Ru (N) 168,13 203,03 261,10 343,94 453,74 593,41 766,35 976,65
1.229,13 1.529,06 1.882,47
Pf (kW) 0,87 1,77 2,71 3,76 5,01 6,66 8,97 12,31 17,18 24,21
34,19
Pv (kW) 0,06 0,49 1,64 3,89 7,59 13,12 20,83 31,10 44,28 60,74
80,85
Pu (kW) 0,93 2,26 4,35 7,64 12,60 19,78 29,80 43,41 61,46 84,95
115,04
Slika br. 7: Snaga potrebna za savladavanje otpora na
horizontalnom putu
Vrijednosti snaga potrebnih za savladavanje ukupnih otpora
kretanja na datim usponima su prikazane u sljedeoj tabeli:
V (kmh)20406080100120140160180200220
P R(5
%)5,2910,9617,4125,0534,3645,8960,2678,22100,62128,46162,90
P R(10
%)9,6119,6130,3842,3555,9971,8490,54112,82139,54171,71210,48
P R(15
%)13,8728,1243,1559,3877,2797,39120,34146,88177,86214,29257,32
P R(20
%)18,0236,4355,6175,9998,04122,30149,41180,10215,24255,81302,99
P R(25
%)22,0744,5467,7792,20118,30146,62177,78212,53251,72296,35347,58
P R(30
%)25,9852,3479,48107,82137,82170,04205,11243,75286,85335,38390,52
P R(35
%)29,7459,8790,77122,87156,64192,62231,45273,86320,72373,01431,91
P R(40
%)33,3267,02101,50137,18174,52214,08256,49302,47352,91408,78471,26
Slika br. 8:Snaga potrebna za savladavanje za savladavanje
ukupnih otpora pri datim vrijednostima uspona
3. Vanjsko brzinska karakteristika motora
Vanjska brzinska karakteristika motora predstavlja zavisnost
promjene efektivne snage Pe i efektivnog obrtnog momenta Me od
broja obrtaja koljenastog vratila ne pri punoj dobavi goriva.Ova
karakteristika se eksperimentalno dobiva na probnom stolu.Za
proraun brzinskih karakteristika uglavnom se koriste empirijski
obrasci a jedan od najee koritenih je Lajdermanov obrazac koji je
definisan formulom:
gdje je:
Pmax- maksimalna snaga motora u kW;
Pe, ne- tekue koordinate snage i broja obrtaja;
a, b,c koeficijenti koji zavise od tipa motora.
nr relativni broj obrtaja
Koeficijente moemo dobiti na sljedei nain:
Jedan od naina dobijanja obrtnog momenta jeste preko efektivne
snage i broja obrtaja motora:
en = npmax/nMmax= 3750/1250 = 3
em = Memax/Mepmax = 400/382,16 = 1,047
a = 1,035; b = 0,705; c = 1,057
n (o/min)nrPe (kW)Me (Nm)
10000,2745,91438,65
11000,2950,64439,80
12000,3255,31440,37
13000,3559,92440,37
14000,3764,45439,80
15000,4068,87438,65
16000,4373,17436,93
17000,4577,33434,63
18000,4881,34431,75
19000,5185,18428,30
20000,5388,82424,28
21000,5692,25419,68
22000,5995,45414,51
23000,6198,40408,76
24000,64101,09402,44
25000,67103,50395,54
26000,69105,61388,07
27000,72107,39380,02
28000,75108,85371,40
29000,77109,94362,20
30000,80110,66352,43
31000,83111,00342,09
32000,85110,92331,17
33000,88110,41319,67
34000,91109,46307,60
35000,93108,05294,96
36000,96106,16281,74
37000,99103,76267,94
38001,01100,85253,57
39001,0497,41238,63
40001,0793,41223,11
41001,0988,84207,01
42001,1283,68190,35
43001,1577,91173,10
44001,1771,51155,28
45001,2064,48136,89
46001,2356,78117,92
47001,2548,4098,38
48001,2839,3278,26
49001,3129,5357,57
50001,3319,0036,31
Slika br. 9:Vanjska brzinska karakteristika motora
4. Dijagram mjenjaa (lezingerov testerasti dijagram)
Mjenja nam omoguuje da u razliitim brzinama vonje koristimo onaj
segment karakteristike motora koji nam najvie odgovara u datim
trenucima eksploatacije. Ova sposobnost mjenjaa posebno je izraena
kod viestepenih mjenjaa.
Zajedniki rad motora i mjenjaa najee se prikazuju u
tzv.lezingerovom testerastom dijagramu mjenjaa.Zbog toga je
potrebno odrediti brzine vozila u zavisnosti od broja obrtaja
motora i prepnosnih odnosa u transmisiji.
Ova brzina rauna se po sljedeoj formuli:gdje je:
(*)
rd dinamiki poluprenik toka (rd = 0,35 m)T ugaona brzina toka;e
ugaona brzina motora;imj prijenosni odnos u mjenjau;io prijenosni
odnos u glavnom prijenosniku.
Stepen korisnosti mjenjaa i glavnog prenosnika
Prvi stepen prenosa 10.95
Drugi stepen prenosa 20.96
Trei stepen prenosa 30.96
etvrti stepen prenosa 40.97
Peti stepen prenosa 50.98
esti stepen prenosa 60.97
Stepen prenosa glavnog prenosa 00.97
n (o/min)Vmax1Vmax2Vmax3Vmax4Vmax5Vmax6
100010,0018,4329,5240,2054,7766,29
110011,0020,2832,4744,2260,2472,92
120012,0022,1235,4348,2465,7279,55
130013,0023,9638,3852,2671,1986,18
140014,0025,8141,3356,2876,6792,81
150015,0027,6544,2860,3082,1599,44
160015,9929,4947,2364,3287,62106,07
170016,9931,3450,1968,3493,10112,70
180017,9933,1853,1472,3698,58119,33
190018,9935,0256,0976,38104,05125,96
200019,9936,8759,0480,40109,53132,59
210020,9938,7162,0084,42115,01139,22
220021,9940,5564,9588,44120,48145,85
230022,9942,4067,9092,46125,96152,48
240023,9944,2470,8596,48131,44159,11
250024,9946,0873,80100,50136,91165,74
260025,9947,9376,76104,52142,39172,37
270026,9949,7779,71108,54147,87179,00
280027,9951,6182,66112,56153,34185,63
290028,9953,4685,61116,58158,82192,25
300029,9955,3088,57120,60164,30198,88
310030,9957,1491,52124,62169,77205,51
320031,9958,9994,47128,64175,25212,14
330032,9960,8397,42132,66180,73218,77
340033,9962,67100,37136,68186,20225,40
350034,9964,52103,33140,70191,68232,03
360035,9966,36106,28144,72197,15238,66
370036,9968,20109,23148,74202,63245,29
380037,9970,05112,18152,76208,11251,92
390038,9971,89115,14156,78213,58258,55
400039,9973,73118,09160,80219,06265,18
410040,9975,58121,04164,82224,54271,81
420041,9977,42123,99168,84230,01278,44
430042,9979,26126,94172,86235,49285,07
440043,9981,11129,90176,88240,97291,70
450044,9982,95132,85180,90246,44298,33
460045,9984,79135,80184,92251,92304,96
470046,9986,64138,75188,94257,40311,58
480047,9888,48141,70192,96262,87318,21
490048,9890,32144,66196,98268,35324,84
500049,9892,17147,61201,00273,83331,47
Slika br. 10: lezingerov testerasti dijagram
5. Normalni dijagram vue i dijagram potrebne i raspoloive
snage
U svrhu definisanja mogunosti kretanja vozila u razliitim
eksplatacionim uslovima neophodno je izraditi dijagrame vue i
bilans potrebne i raspoloive snage. Dijagram vue prestavlja
zavisnost raspoloive obodne sile na toku i ukupnih otpora koji se
javljaju pri kretanju vozila (otpor kotrljanja, otpor vazduha,
otpor uspona).
gdje je:Fo,mj obodna sila na toku u odreenom stepenu prijenosa
mjenjaa;Me(n) obrtni moment motora u funkciji broja okretaja
motora;mj - stepen korisnosti transmisije u odreenom stepenu
prenosa mjenjaa
Fo1Fo2Fo3Fo4Fo5Fo6
15.235,708.349,725.213,493.868,532.868,942.345,81
15.275,638.371,605.227,153.878,672.876,462.351,96
15.295,598.382,545.233,983.883,742.880,222.355,04
15.295,598.382,545.233,983.883,742.880,222.355,04
15.275,638.371,605.227,153.878,672.876,462.351,96
15.235,708.349,725.213,493.868,532.868,942.345,81
15.175,818.316,905.192,993.853,332.857,672.336,59
15.095,958.273,145.165,673.833,052.842,632.324,30
14.996,138.218,435.131,513.807,712.823,832.308,93
14.876,358.152,795.090,523.777,292.801,282.290,49
14.736,608.076,205.042,703.741,812.774,962.268,97
14.576,897.988,674.988,053.701,262.744,892.244,38
14.397,227.890,204.926,573.655,632.711,052.216,71
14.197,587.780,794.858,253.604,942.673,462.185,98
13.977,987.660,444.783,113.549,182.632,112.152,16
13.738,417.529,154.701,133.488,352.587,002.115,28
13.478,887.386,924.612,323.422,462.538,132.075,32
13.199,397.233,754.516,683.351,492.485,502.032,29
12.899,937.069,644.414,213.275,452.429,111.986,18
12.580,516.894,584.304,913.194,352.368,961.937,00
12.241,126.708,594.188,783.108,172.305,051.884,74
11.881,776.511,654.065,813.016,932.237,391.829,42
11.502,466.303,773.936,012.920,622.165,961.771,01
11.103,186.084,953.799,392.819,242.090,771.709,54
10.683,945.855,193.655,932.712,792.011,831.644,99
10.244,745.614,493.505,632.601,271.929,131.577,36
9.785,575.362,853.348,512.484,681.842,661.506,67
9.306,445.100,273.184,562.363,021.752,441.432,90
8.807,344.826,753.013,772.236,291.658,461.356,05
8.288,284.542,282.836,162.104,501.560,721.276,13
7.749,264.246,882.651,711.967,631.459,221.193,14
7.190,273.940,532.460,431.825,701.353,961.107,07
6.611,323.623,252.262,321.678,701.244,941.017,93
6.012,413.295,022.057,381.526,631.132,16925,72
5.393,532.955,851.845,601.369,481.015,62830,43
4.754,682.605,741.627,001.207,27895,33732,07
4.095,882.244,691.401,561.039,99771,27630,64
3.417,111.872,701.169,30867,65643,46526,13
2.718,371.489,77930,20690,23511,88418,54
1.999,681.095,90684,27507,74376,55307,89
1.261,01691,08431,50320,19237,45194,16
Slika br. 11: Dijagram raspoloive sile na toku
Slika br. 12: Dijagram potrebne i raspoloive sile na toku
normalni dijagram vue
Sa slike 12. moe se vidjeti sposobnost vozila za savladavanje
uspona odreenom brzinom. Na primjer, vozilo pri brzini od 170 km/h
u estom stepenu prenosa moe savladati uspon od 5%. Takoe se moe
ocijeniti maksimalna brzina koju vozilo moe da postigne na
horizontalnom putu i iznosi oko 240 km/h u estom stepenu
prenosa
Slino dijagramima raspoloive sile na toku moe se dobiti dijagram
potrebne i raspoloive snage. Raspoloiva snaga na pogonskim tokovima
moe se odrediti pomou izraza:
gdje je:
- snaga motora u funkciji broja obrtaja
Na osnovu vanjske brzinske karakteristike snage motora, a prema
gornjem izrazu, odreuje se raspoloiva snaga na pogonskim tokovima,
za pojedine stepene prenosa.
Slika br. 13: Dijagram raspoloive snage na toku
6. Dinamiki faktor vozila
Pri analizi dinamikih karakteristika, pri pravolinijskom
kretanju javlja se problem, kada se meusobno porede vozila
razliitih teina, sa potpuno razliitim karakteristikama pogonskog
agregata u normalnom dijagramu vue. Za razmatranje pravolinijskog
kretanja vozila esto se koristi tzv. dinamiki faktor koji
predstavlja modifikaciju vune sile. Ovaj nain razmatranja uveden je
na prijedlog udakova koji je uoio da su svi otpori kretanja vozila,
izuzev otpora zraka, ovisni o masi ( teini) vozila, te da uvoenje
dinamikog faktora analizu kretanja vozila moe uiniti
transparentnijom. Dinamiki faktor se rauna po slijedeem izrazu
gdje je:Di dinamiki faktor vozila u odreenom stepenu
prijenosaPoznavajui sve neophodne podatke za izraunavanje
vrijednosti dinamikog faktora, dobiju se vrijednosti koje su
prikazane u funkciji od brzine kretanja vozila.
Vrijednosti dinamikog faktora u zavisnosti od broja obrtaja:
D1D2D3D4D5D6
0,970,530,330,240,180,14
0,970,530,330,240,180,14
0,970,530,330,240,180,14
0,970,530,330,240,170,14
0,970,530,330,240,170,13
0,970,530,330,240,170,13
0,970,530,330,240,170,13
0,960,530,320,240,170,13
0,950,520,320,230,160,12
0,950,520,320,230,160,12
0,940,510,320,230,160,11
0,930,510,310,220,150,11
0,920,500,310,220,150,10
0,900,490,300,210,140,10
0,890,480,300,210,140,09
0,870,480,290,200,130,09
0,860,470,280,200,130,08
0,840,460,280,190,120,07
0,820,450,270,190,110,07
0,800,430,260,180,110,06
0,780,420,250,170,100,05
510152025303540
0,096920,183410,268420,351360,431630,508630,581660,65033
0,096930,183420,268430,351370,431640,508630,581670,65034
0,096940,183420,268440,351370,431640,508640,581670,65034
0,096940,183430,268440,351380,431650,508640,581680,65035
0,096950,183430,268450,351380,431650,508650,581680,65035
0,096950,183440,268450,351390,431660,508650,581680,65035
0,096960,183450,268460,351390,431660,508660,581690,65036
0,096960,183450,268460,351400,431670,508660,581690,65036
0,096970,183460,268470,351400,431670,508670,581700,65037
0,096970,183460,268470,351410,431680,508670,581700,65037
0,096980,183470,268480,351410,431680,508680,581710,65038
0,096990,183470,268480,351420,431690,508680,581710,65038
0,096990,183480,268490,351430,431690,508690,581720,65038
0,097000,183480,268500,351430,431700,508690,581720,65039
0,097000,183490,268500,351440,431700,508700,581730,65039
0,097010,183500,268510,351440,431710,508700,581730,65040
0,097020,183500,268510,351450,431710,508710,581740,65040
0,097020,183510,268520,351450,431720,508710,581740,65041
0,097030,183520,268520,351460,431720,508720,581750,65041
0,097030,183520,268530,351470,431730,508720,581750,65042
0,097040,183530,268540,351470,431740,508730,581760,65042
0,097050,183530,268540,351480,431740,508740,581760,65043
0,097050,183540,268550,351480,431750,508740,581770,65043
0,097060,183550,268560,351490,431750,508750,581770,65044
0,097070,183550,268560,351500,431760,508750,581780,65044
0,097070,183560,268570,351500,431770,508760,581790,65045
0,097080,183570,268580,351510,431770,508770,581790,65045
0,097090,183580,268580,351520,431780,508770,581800,65046
0,097100,183580,268590,351530,431790,508780,581800,65047
0,097100,183590,268600,351530,431790,508790,581810,65047
0,097110,183600,268610,351540,431800,508790,581820,65048
0,097120,183610,268620,351550,431810,508800,581820,65048
0,097130,183620,268620,351560,431820,508810,581830,65049
0,097140,183620,268630,351560,431820,508810,581840,65050
0,097150,183630,268640,351570,431830,508820,581840,65050
0,097160,183640,268650,351580,431840,508830,581850,65051
0,097170,183650,268660,351590,431850,508840,581860,65052
0,097170,183660,268670,351600,431860,508850,581870,65053
0,097180,183670,268680,351610,431870,508860,581880,65053
0,097190,183680,268690,351620,431880,508860,581880,65054
0,097210,183690,268700,351630,431890,508870,581890,65055
Da bi se mogla izvriti analiza dinamikih karakteristika vozila
potrebno je na dijagram dinamikog faktora unijeti otpore kretanja
vozila. Kako je otpor vazduha ve uraunat u dinamiki faktor, otpori
kretanja vozila e biti predstavljeni samo otporom kotrljanja i
otporom uspona, odnosno koeficijentom otpora puta ( otpori
kotrljanja i otpori uspona podijeljeni sa teinom vozila), ije su
vrijednosti u zavisnosti od ugla uspona i koeficijenta otpora
kotrljanju za odreene brzine kretanja prikazane u tabeli.
= f*cos+sin
Na osnovu vrijednosti dinamikog faktora i koeficijenta otpora
puta, moe se odrediti ubrzanje vozila u pojedinim stepenima
prijenosa koritenjem izraza:
gdje je:ji ubrzanje vozila u odreenom stepenu prijenosa
- koeficijent uticaja rotirajuih masa motora i vozila u odreenom
stepenu prijenosa mjenjaa
- ugao nagiba putaKoeficijent uticaja rotirajuih masa zavisi od
konstrukcionih karakteristika motora i vozila i izraunava se prema
izrazu:
gdje je:
- moment inercije rotacionih masa motora
- moment inercije rotacionih masa vozilaAko se poznaju momenti
inercije rotacionih masa motora i vozila, mogu se koeficijenti
uticaja rotacionih masa priblino odrediti pomou razliitih
empirijskih izraza.Za vozilo koje se kree na horizontalnom putu,
ubrzanje vozila iznosi:
j1j2j3j4j5j6
6,362494,330712,869232,144761,550851,22464
6,379074,341172,873992,144951,544441,21210
6,387194,345742,874582,141621,534721,19602
6,386874,344422,870982,134761,521651,17637
6,378094,337212,863202,124361,505221,15308
6,360874,324112,851242,110431,485391,12609
6,335204,305112,835102,092941,462131,09533
6,301084,280232,814762,071891,435421,06075
6,258524,249462,790232,047271,405221,02225
6,207504,212792,761512,019071,371490,97977
6,148044,170232,728581,987281,334180,93321
6,080134,121772,691461,951881,293270,88250
6,003774,067432,650131,912871,248710,82753
5,918964,007192,604591,870221,200450,76821
5,825713,941052,554841,823941,148450,70444
5,724003,869022,500881,774001,092650,63612
5,613853,791092,442691,720381,033010,56312
5,495253,707272,380281,663080,969470,48534
5,368203,617552,313631,602070,901970,40265
5,232703,521932,242761,537350,830460,31493
5,088753,420412,167641,468880,754890,22205
4,947433,360232,218831,645081,140580,80977
4,787313,250012,143781,585381,087180,75113
4,618773,133992,064751,522401,030490,68835
4,441803,012161,981721,456120,970430,62128
4,256402,884531,894711,386530,906940,54976
4,062582,751101,803691,313600,839940,47364
3,860332,611861,708661,237320,769370,39276
3,649662,466811,609631,157650,695140,30695
3,430552,315961,506571,074590,617170,21604
3,203032,159291,399490,988090,535380,11986
2,967071,996821,288370,898150,449700,01824
2,722691,828541,173220,804740,36003- 0,08903
2,469891,654451,054020,707830,26630- 0,20211
2,208651,474540,930760,607390,16840- 0,32121
1,938991,288820,803450,503400,06625- 0,44652
1,660911,097290,672070,39584- 0,04024- 0,57824
1,374390,899940,536600,28467- 0,15118- 0,71658
1,079450,696770,397060,16986- 0,26665- 0,86175
0,776090,487790,253420,05140- 0,38676- 1,01397
0,464290,272980,10568- 0,07075- 0,51161- 1,17345
7. DINAMIKE PERFORMANSE VOZILA
7.1. Vrijeme ubrzavanja vozila
Vrijeme ubrzanja vozila do dostizanja odreene brzine, izraunava
se koristei slijedei izraz:
odakle slijedi:
Integriranjem dobije se izraz za izraunavanje vremena potrebnog
za ubrzanje vozila od brzine do brzine vn.
Kada je poznata analitika zavisnost ubrzanja vozila u funkciji
od brzine vozila j=j(v), odreuje se vrijeme potrebno za ubrzanje
vozila od brzine v0 do brzine vn. Meutim, vrlo esto analitika
zavisnost ubrzanja u funkciji brzine vozila nije poznata. U tom
sluaju vrijeme potrebno za ubrzanje vozila moe se odrediti
numerikim putem, dijelei krivu ubrzanja vozila na konaan broj
vremenskih intervala t. U tom sluaju se vrijeme potrebno za
ubrzanje vozila odreuje pomou izraza:
gdje je:
- prirataj brzine u intervalu t
- srednje ubrzanje u intervalu t
Koritenjem predhodnih izraza mogue je kreirati tabelu koja sadri
vrijednosti t (vrijeme ubrzanja vozila) u ovisnosti od v (brzina do
koje se vri ubrzanje vozila).
Vrijeme ubrzanja vozila od 0 do 100 km/h
7.2. Put potreban za dostizanje odreene brzine
Put potreban za dostizanje odreene brzine se odreuje polazei od
sljedece relacije:
odakle slijedi:
te nakon integriranja slijedi relacija za izraunavanje puta
potrebnog za dostizanje odreene brzine:
U sluaju da analitika zavisnost ubrzanja u funkciji brzine
vozila nije poznata, preeni put prilikom ubrzanja vozila moe se
takoer odrediti numerikim putem, dijelei krivu ubrzanja vozila na
konaan broj vremenskih intervala t. U tom sluaju preeni put
prilikom ubrzanja vozila se odreuje pomou izraza:
gdje je:
- prirataj vremena t
- srednja brzina u intervalu t
Slika 9. Put ubrzanja vozila od 0 do 100 km/h
Koristei izraz za odreivanje vremena ubrzanja vozila, moe se
odrediti i vrijeme potrebno za ubrzanje vozila od 60 do 100 km/h,
te od 80 do 120 km/h u etvrtom i petom stepenu prijenosa. Na
slijedeim slikama dat je prikaz ubrzanja vozila u odreenim
stepenima prijenosa za dati dijapazon brzina.
Slika 21. Dijagram ubrzanja vozila od 60-100 km/h u etvrtom,
petom i estom stepenu prenosa
Slika 22. Dijagram ubrzanja vozila od 80 do 120 km/h u etvrtom,
petom i estom stepenu prenosa
8. PUT I VRIJEME KOENJA
Da bi se ocijenile koione performanse vozila, potrebno je
poznavati put i vrijeme koenja vozilom, za razliite uslove puta (
suh i mokar kolovoz), uz potpuno iskoritenje raspoloivog
prijanjanja. Pri ovoj analizi posmatra se sluaj koenja vozilom na
horizontalnom putu, pa jednaina ravnotee sila u pravcu kretanja
vozila glasi:
(1)gdje je:
Fk ukupna koiona sila
Pri koenju se brzina vozila neprekidno smanjuje, tako da se
otpor vazduha moe zanemariti. Intenzitet ostvarenih koionih sila je
vei od sila otpora kotrljanja, pa se i otpor kotrljanja Rf moe
zanemariti. Na osnovu navedenog jednaina kretanja vozila tokom
procesa koenja dobiva oblik:
(2)
U sluaju koenja sa maksimalnim mogunostima koionog sistema, uz
pretpostavku da se koenje vri sa iskljuenom spojnicom (), te uz
potpuno iskoritenje raspoloivog prijanjanja,maksimalno usporenje
vozila je:
jmax = g (3)
Minimalni put koenja, pri koenju do potpunog zaustavljanja (vk =
0), je odreeno relacijom:
(4)
Izraz (4) predstavlja teoretski put koenja vozila. Teoretski put
koenja, ne zavisi od teine i pogonskih karakteristika vozila, nego
samo od poetne brzine vozila i uslova prijanjanja. Uzimajui u obzir
dva razliita stanja kolovoza (suh kolovoz 1 = 0,95 i mokar kolovoz
2 = 0,5) teoretski put koenja, u zavisnosti od poetne brzine vozila
prikazan je na slici.
Slika 12. Dijagram teoretskog puta koenja pri maksimalnom
usporenju vozila
Sa slike se vidi da sa porastom brzine raste i zaustavni put
koenja S. Ukoliko se radi o suhom kolovozu tada je put S znatno
manju u odnosu na put koenja pri mokrom kolovozu. Uzimajui u obzir
izraz (4) vidi se da zaustavni put, ne zavisi od teine vozila. Sila
koenja je proizvod teine vozila i usporenja vozila. Ako poveamo
teinu vozila, usporenje se smanjuje, jer je vrijednost koione sile
ograniena i zavisi od sistema koenja. Na osnovu ovoga se moe
zakljuiti da e vozila vee mase imati vei zaustavni put, jer ne mogu
ostvariti veu vrijednost usporenja.
Na osnovu izraza za maksimalno usporenje, vidi se da je
usporenje proizvod gravitacionog ubrzanja i koeficijenta
prijanjanja. To znai da koenje vozila zavisi od vrijednosti
koeficijenta prijanjanja, ija je vrijednost manja pri mokrom
kolovozu.Pri koenju do potpunog zaustavljanja (vk = 0), vrijeme
koenja je odreeno relacijom:
Slika 13. Dijagram vremena koenja pri maksimalnom usporenju
vozila
Na osnovu prikazanih dijagrama, mogu se odrediti preeni put i
vrijeme koenja vozila maksimalnim usporenjem, u zavisnosti od
poetne brzine kretanja vozila. Ako se dobiveni rezultati uporede sa
stvarnim rezultatima dobiveni testiranjem vozila vidimo da u ovom
sluaju nema velikih odstupanja.
Bitan parametar za ocjenu sigurnosti vozila je stabilnost vozila
pri koenju. Najsigurniji nain za osiguranje stabilnosti vozila pri
koenju je sprjeavanje blokiranja tokova. Da bi se to ostvarilo
potrebno je osigurati da koione sile odnosno koioni momenti budu
uvijek budu u skladu sa uslovima prijanjanja.
9. BRZINE PREVRTANJA I ZANOENJA VOZILA
9.1. Granina brzina zanoenja vozila
Prilikom krivolinijske vonje, usljed djelovanja centrifugalne
sile, pojavljuje se mogunost bonog zanoenja, odnosno bonog
prevrtanja vozila. Do zanoenja vozila dolazi kada su bone reakcije
tla manje od komponenti centrifugalne sile koja je paralelna sa
putem. Ova mogunot naroito je izraena pri vonji po putu sa niskim
vrijednostima koeficijenta prijanjanja. Do prevrtanja vozila dolazi
kada uslijed momenta kojim djeluje centrifugalna sila, zaostaje
optereenje unutranje para tokova.Granina brzina zanoenja vozila
odreena je izrazom:
gdje je:
R radijus krivine puta - popreni nagib puta - koeficijent
prijanjanja ( suh kolovoz 1 = 0,95 , mokar kolovoz 2 = 0,5 ; zaleen
kolovoz 2 = 0,2)
9.2. Granina brzina prevrtanja vozila
Granina brzina prevrtanja vozila odreena je izrazom:
gdje je:B ekvivalentna vrijednost traga tokovaht visina teita
vozila ( za testirano vozilo: ht = 0,52 m)Ekvivalentna vrijednost
traga tokova B se rauna kao srednja vrijednost tragova tokova na
pojedinim tokovima. Za razmatrano vozilo vrijedi:
B1 trag prednji tokovaB2 trag zadnjih tokova
U naem sluaju kod vozila Audi A6 (C7) :B1 = 1627 mmB2 = 1618
mm
Slijedi da je preko gore navedene formule B = 1622,5 mm
Na sljedeim tabelama prikazani su dijagrami zanoenja i
prevrtanja vozila u zavisnosti od radijusa krivine puta, za
razliita stanja puta i za uglove poprenog nagiba puta =0 i =5.
Slika 25. Brzina zanoenja i prevrtanja vozila od radijusa
krivine puta, za put bez bonog nagiba i za razliita stanja
vozila
Slika 26. Brizna zanoenja i prevrtanja vozila u zavisnosti od
radijusa krivine puta, za put sa bonim nagibom od 50 i za razliita
stanja kolovoza
Bitni faktori u pogledu stabilnosti vozila pri krivoliniskoj
vonji su visina teita vozila (koja se mjenja s optereenjem), trag
tokova, te raspoloivo prijanjanje. Na stabilnost vozila u velkoj
mjeri utie i popreni nagib puta. S poveanjem poprenog nagiba puta
smanjuje se mogunost da se desi zanoenje, odnosno prevrtanje
vozila.Pri zanoenju vozila najznaajniju ulogu ima stanje puta
(rasploivo prijanjanje). NA stabilnost vozila sa stanovita
prevrtanja bitno utiu visina teita vozila i trag tokova stabilnost
vozila se poveava sa smanjivanjem visine teita i poveanjem traga
tokova.Da bi se osiguralo da pri svim uslovima kretanja zanoenja
vozila nastupi prije njegovog prevrtanja potrebno je da granina
brzina zanoenja vozila bude manja od granine brzine prevrtanja. To
e biti ispunjeno ako je :
Za razmatrano vozilo i normalne eksploatacione uslove, gornja
nejednakost je uvjek ispunjena. To se, takoe, jasno uoava sa slike
25. i 26.
ZAKLJUAK
Cilj ovog projektnog zadatka bio je da se ispitaju dinamike
karakteristike vozila Citroen C5. Analizirajui neke osnovne
teoretske parametre moe se zakljuiti da ovo vozilo prua visoke
dinamike performanse koje se u velikoj mjeri podudaraju sa
nominalnim podacima pruenim od strane proizvoaa. Moe se rei da ovo
vozilo prua jako dobre performanse u svojoj u konkurenciji svoje
klase vozila. Od svih do sada obraenih karakteristika vozila jedne
od najbitnijih su sigurno one karakteristike koje su skladno
povezane sa stabilnou vozila odnosno sigurnosti. Svakiproizvoa
prije same proizvodnje je duan procijeniti proraune dinamikih
karakteristika, a samim time i nakon proizvodnje prototipa duan je
izvriti dodatne proraune ovih karakteristika kao i svakog
proizvedenog serijskog vozila. Ukoliko proizvoa eli da postigne sto
bolji odnos sa sadanjim i buduim kupcima u smislu dvosmjerne
komunikacije duan je da putem instrumenata tehnologijskog
marketinga a posebno promocijom dostavi dobijene podatke kupcu kako
bi se kupac sto bolje informisao o vozilo koje namjerava da
kupi
44