Considerente privindarea unui nou tip de autoturism

Considerente privindarea unui nou tip de autoturism

In realizarea acestui proiect s-a plecat de la un automobil aflat in productia de serie si s-a urmarit realizarea unui alt automobil, cu alte caracteristici.

Pentru realizarea acestui deziderat s-a tinut cont de urmatoarele:

Adaptabilitatea motorului la tractiune;

Aderenta rotii;

Aerodinamica automobilului;

Alinierea rotilor;

Ancorarea motorului;

Caracteristicile motorului;

Caracteristicile tehnice ale motorului;

Confortul suspensiei;

Dimensiunile automobilului;

Distanta de franare;

Garda la sol;

Poluarea atmosferei;

Rezistenta la rulare;

1. Adaptabilitatea motorului la tractiune

Adaptabilitatea motorului la tractiune se refera la capacitatea motorului de automobile de a trece de la un regim de functionare la alt regim de functionare caracterizat printr-o valoare mai mare a momentului motor si o turatie mai mica. Aceasta caracteristica a motorului este necesara deoarece cresterea rezistentelor la inaintare a automobilului, respectiv a momentului rezistent Mr provoaca reducerea vitezei de inaintare, deci a turatiei motorului si pretinde o crestere corespunzatoare a momentului motor Me. Stabilitatea functionarii motorului in noul regim de functionare cere egalitatea:

Me=Mr

Cu cat cresterea Me la reducerea turatiei, provocata de reducerea Mr, se produce pe un interval mai larg de turatii si cu cresteri mai mari ale Me, cu atat motorul asigura inaintarea automobilului in conditii variabile de rezistenta fara a fi necesara retrogradarea intr-o treapta inferioara a cutiei de viteze.

Motoarele rapide de cilindree mica au o adaptabilitate la tractiune mai slaba, fata de motoarele de litraj mare si nu atat de rapide .

Aderenta rotii

Aderenta rotii este un fenomen ce are loc la suprafata de contact dintre roata motoare si calea de rulare si pe baza careia se produce deplasarea vehiculului. Pentru ca roata motoare sa poata inainta sub actiunea momentului motor aplicat este necesar sa existe o reactiune tangentiala a suprafetei de contact a caii de rulare asupra pneului. Aceasta reactiune este de sens opus fortei motoare tangentiale si reprezinta valoarea maxima a fortei tangentiale pe care un pneu o poate transmite caii de rulare fara patinare sau alunecare.

Fig. 1.

In anumite conditii rularea rotii poate fi insotita de patinare .

Patinarea apare cand coeficientul de frecare dintre pneu si cale este insuficient pentru a transmite forta de tractiune aplicata rotii.

In cazul in care patinarea este totala rularea inceteaza, roata invartindu-se in loc. In situatia in care prin franare roata se blocheaza alunecarea este totala si rularea inceteaza, roata inaintand fara a se mai invarti in jurul axei sale. Cand forta exercitata asupra rotii este egala cu aderenta disponibila, roata se afla la limita de aderenta.

Acceleratia maxima a automobilului la rotile motoare este data de raportul dintre aderenta totala si masa automobilului:

a =A/m

La deplasarea in linie dreapta a automobilului, cu viteza constanta, pneul utilizeaza numai o parte din aderenta longitudinala, in timp ce aderenta longitudinala nu participa aproape deloc la procesul de miscare. Cele doua reactiuni ale caii de rulare asupra rotii (aderenta longitudinala, aderenta transversala) sunt strans legate una de cealalta astfel daca una din ele depaseste valoarea sa limita atunci cealalta coboara imediat la valori foarte mici.

Daca se franeaza in curba pana la blocarea rotilor, adica peste limita de aderenta longitudinala, datorita acestui fapt automobilul derapeaza catre exteriorul curbei.

Din punct de vedere fizic, aderenta este rezultatul cumularii a doua fenomene;

v    frecarea dintre pneu si calea de rulare;

v    intrepatrunderea dintre proeminentele benzii de rulare si 

cele ale stratului superior deformat al caii de rulare;

Valoarea aderentei se determina experimental si depinde de :

v    calea de rulare (materialul din care este construita suprafata caii, suprafata caii, rugozitatea si gradul de neregularitate a acesteia);

v    automobil (incarcarea pe rotile motoare , masa automo-bilului, tipul suspensiei, viteza de deplasare, momentul transmis la roti);

v    pneu (compozitia cauciucului , marimea suprafetei de contact, uniformitatea presiunii pe suprafata de contact, structura anvelopei , desenul , grosimea si elasticitatea benzii de rulare);

Deraparea reprezinta alunecarea laterala a automobilului fata de directia de mers cand aderenta transversala a rotilor este insuficienta pentru a contracara fortele ce actioneaza asupra automobilului pe aceeas directie.

3. Aerodinamica automobilului

Studiul aerodinamicitatii automobilului este primul obiectiv pe care constructorii de automobile il ataca. Se urmareste influenta formei asupra rezistentei la inaintare si asupra sarcinilor preluate de roti .

Aprecierea formei aerodinamice a automobilului se face cu ajutorului unui coeficient de forma, denumit coeficient de rezistenta aerodinamica (Cx) care este proportional cu rezistenta la inaintare a automobilului.

Automobilele a caror coeficient de forma are o valoare redusa permit obtinerea unor viteze mari.

4. Alinierea rotilor

Pozitia relativa a rotilor este de obicei sub forma unui patrulater a carui forma si dimensiuni sunt stabilite de constructor.

Varfurile patrulaterului se considera centrele rotilor.

Forma si dimensiunile patrulaterului sunt alese in functie de doua dimensiuni ale automobilului:

ampatamentul rotilor;

ecartamentul rotilor;

Ampatamentul reprezinta distanta dintre axele rotilor din spate si fata, iar ecartamentul reprezinta distanta dintre centrele rotilor de pe aceeasi punte a automobilului (ecartamentul rotilor din fata respectiv a rotilor din spate).

Daca cele doua dimensiuni ale automobilului (ecartamentul rotilor din fata respectiv a rotilor din spate) au valori diferite atunci patrulaterul rotilor devine un trapez isoscel.

Consecintele principale unei alinieri incorecte a rotilor sunt:

v    uzura neregulata a pneurilor;

v    imprecizia actionarii directiei si a rulajului;

v    supravirarea;

v    subvirarea;

v    instabilitatea in timpul virarii;

v    incarcarea anormala a lagarelor rotii si a suspensiei;

v    uzura rapida a suspensie;

5. Ancorarea motorului

Prin ancorarea motorului pe sasiu se asigura izolarea acestuia de vibratiile si zgomotele caracteristice functionarii motorului. Totodata se impiedeca transmiterea deformatiilor sasiului la motor.

Motorul de automobil de obicei se ancoreaza in trei puncte, unul fiind situat in partea dinspre ambreaj si celalalte doua in partea opusa sau invers.

Pentru ancorarea motorului se utilizeaza suporturi elastice, formate dintr-un tampon de cauciuc vulcanizat intre doua armaturi metalice .

Suportul propriu-zis al motorului (brida de prindere) se sprijina pe tampon. Solutia evita contactul metal pe metal, izolarea motorului fata de sasiu fiind realizata prin tampon.

Elasticitatea cauciucului permite si eliminarea, compensarea unor imprecizii de montaj al motorului.

6. Caracteristicile motorului

Caracteristicile motorului sunt reprezentari grafice ale variatiilor unor marimi si indici ai motorului (putere efectiva, momentul motor efectiv, consumul specific efectiv de combustibil etc.) in functie de un anumit factor principal (turatie, sarcina, consum orar de combustibil etc.) considerat drept variabila independenta.

Caracteristicile informeaza despre calitatile motorului in vederea aplicarii lui la o utilizare data, permit compararea motoarelor intre ele, servesc la stabilirea reglajelor optime pentru aprindere, carburatie sau injectie, distributie.

Caracteristicile principale ale motorului sunt:

v    caracteristica de turatie in sarcina totala;

v    caracteristica de turatie la sarcini partiale;

v    caracteristica de turatie la sarcini nule;

v    caracteristica de consum orar de combustibil;

Caracteristica de turatie in sarcina totala reprezinta variatia in functie de turatie la sarcina totala (clapeta de acceleratie complet deschisa) a puterii efective (Pe), a momentului motor efectiv (Me), a consumului orar efectiv (Ce) si a consumului specific efectiv de combustibil (c) .

Fig. Caracteristica de turatie in sarcina totala pentru m.a.s.

Caracteristica de turatie la sarcini partiale este asemanatoare primei caracteristici cu deosebirea ca marimile Pe, Me, Ce, c sunt determinate la diferite valori constante ale sarcinii motorului.

Fig.3 Caracteristica de turatie in sarcini partiale pentru m.a.s.

Din aceasta caracteristica se obtin informatii asupra:

v    calitatilor motorului la functionarea in regimul sarcinilor partiale;

v    valorii celui mai redus consum specific efectiv de combustibil (c);

Caracteristica de turatie la sarcini nule reprezinta variatia consumului orar de combustibil in functie de turatie, cu motorul decuplat, adica cu motorul la mers in gol. Pe aceasta caracteristica se determina valoarea consumului orar de combustibil la mers in gol, la turatia minima, de relanti.

Caracteristica de consum orar de combustibil arata pentru orice regim constant (turatie si sarcina constanta) variatia puterii efective (Pe) si a consumului specific de combustibil (ce) in functie de consumul orar de combustibil (Ch).

Fig.4 Caracteristica de consum orar de combustibil pentru m.a.s.

7. Caracteristicile tehnice ale motorului

Sunt datele principale care definesc tipul, marimea, performantele motorului. Ele sunt consemnate in documentele elaborate de constructorul motorului .

O grupa de date se refera la caracteristicile generale constructive si functionale:

• tipul motorului,
• numarul de timpi,
• numarul si pozitia cilindrilor,
• tipul distributiei,
• tipul sistemelor de aprindere,
• alimentare,
• racire,
• ungere;

O alta grupa se refera la principalele marimi numerice:

• alezajul cilindrului,
• cursa pistonului,
• raportul cursa/alezaj,
• cilindreea,
• raportul de comprimare,
• puterea efectiva maxima,
• masa motorului,
• consumul de combustibil,
• consumul de ulei.

8.Confortul suspensiei

Unul din principalele roluri ale suspensiei este acela de a realiza un confort cat mai ridicat al pasagerilor prin reducerea oscilatiilor transmise pasagerilor.

In general, frecventele intre 1si 2 oscilatii/secunda sunt cele mai potrivite pentru impresia de confort deoarece corespund ritmului balansului vertical al corpului omenesc la mersul pe jos lent, respectiv rapid.

9. Dimensiunile automobilului

Dimensiunile automobilului sunt ansamblul de cote prin care se definesc caracteristicile geometrice ale automobilului si particularitatile sale dinamice.

Prin lungimea maxima, latimea maxima si inaltimea maxima se precizeaza gabaritul automobilului. Aceste dimensiuni se influenteaza reciproc, conditionand performantele automobilului si gradul de confort oferit.

Inaltimea maxima se prescrie:

• la gol (automobilul complet echipat si alimentat fara incarcatura sau persoane la bord ) si
• la incarcarea plina a acestuia.

Comportamentul dinamic al automobilului este apreciat prin inaltimea centrelor de greutate si suspensiei si prin inaltimea centrelor de ruliu ale axelor automobilului ; centrele de ruliu precizeaza pozitia axei de ruliu.

10. Distanta de franare

Distanta de franare este distanta parcursa de automobil aflat in miscare cu o viteza (Vi), din momentul actionarii efective a franelor pana la realizarea vitezei micsorate dorite (Vd).

Un caz particular este atunci cand Vd=0 , in acest caz se doreste determinarea distantei parcurse pana la imobilizarea automobilului.

Pentru obtinerea distantei totale (efective) de oprire , adica a distantei parcurse de autovehicul din momentul aparitiei necesitatii de franare pana la imobilizarea sa mai trebuie sa mai adaugam si distanta parcursa in timpul de reactie , variabil functie de rapiditatea reflexelor conducatorului auto , in general se considera timpul de reactie de cca 1 secunda.

In tabelulul urmator sunt prezentate distantele necesare pentru oprirea unui autovehicul la diferite viteze in cazul unui coeficient de aderenta de 0.5 si un timp de reactie de 1 secunda

11. Garda la sol

Garda la sol este distanta fata de sol a celui mai coborat punct al automobilului, in conditii determinate de incarcare, ea este numita si lumina.

Garda la sol permite sa se aprecieze posibilitatea automobilului de a trece peste obstacole. Cu cat garda la sol creste cu atat se mareste capacitatea de trecere a automobilului, dar se micsoreaza stabilitatea , datorita ridicarii centrului de greutate a automobilului.

Normele nationale din diferite tari prevad o anumita valoare minima a garzii la sol, in conditiile incarcarii automobilului ,pentru a evita deteriorarea acestuia la deplasarea acestuia pe drum accidentat. In medie se recomanda 11-21 cm pentru autoturisme, 22-40 cm pentru autocamioane si 25-30 cm pentru autobuze.

Poluarea atmosferei

Autoturismul poate fi o sursa de poluare chimica si Sonora daunatoare omului . Poluarea chimica e cea principala si consta in substantele toxice prezente in gazele de evacuare : oxidul de

carbon, hidrocarburi nearse sau arse incomplet si oxizi de azot. In cazul benzinelor mult etilate se adauga si oxizii de plumb.

Daca noxele sunt emise intr-o zi umeda dar cu soare fierbinte se produce prin efect fotochimic o otrava puternica denumita "smog". Se impune depoluarea gazelor evacuate care se realizeza pe scara larga prin retinerea noxelor pe traseul de evacuare in reactori catalitici sau prin arderea unora dintre ele in reactori termici.

Poluarea sonora este generata de zgomotele produse de rularea si franarea rotilor, de angrenajele transmisiei, de ardere, de aspiratie si evacuare. Depoluarea sonora este necesara atat pentru protejarea si confortul ocupantilor habitaclului , cat si pentru mediul ambiant.

Minimalizarea transmiterii zgomotelor produse atat spre exterior cat si spre habitaclu se face prin insonorizarea motorului, transmisiei si caroseriei. Zgomotele de natura aerodinamica sunt produse la viteze mari ,mai ales de detaliile caroseriei care perturba firele de curent (oglinzi, ornamente etc.)

La viteze mari zgomotul produs de pneuri este cel mai intens acoperind practic celelalte zgomote.

13. Rezistenta la rulare

Forta ce se opune miscarii automobilului, e datorata mai multor cauze: deformarea pneului sau a caii de rulare , frecarea superficiala dintre bandajul rotii si cale, viteza de deplasare.

Deformarea pneului depinde de: constructia lui (numarul panzelor de cord), grosimea si configuratia benzii de rulare, incarcarea rotii, marimea momentului motor aplicat rotii.

Datorita strivirii pneului in zona petei de contact in timpul rularii , banda de rulare si flancurile sunt supuse unor deformatii care consuma energie. Pentru intreg automobilul se adopta o valoare medie a coeficientului de rezistenta la rulare corespunzatoare unor viteze normale de deplasare.