Etapa 2.docx

1. Determinarea raportului transmisiei principale Raportul transmisiei principale, i0, se determină din condiția de viteză maximă a autovehiculului în treapta de viteză cu raport de transmitere unitar (priză direct). Raportul transmisiei principale se definește ca raportul dintre viteza unghiulară a arborelui motor și viteza unghiulară a roții motoare. 𝑖0 = 𝜔𝑚 =

𝜔𝑚

𝜔𝑟 𝜋∙𝑛𝑣𝑚𝑎𝑥

𝜔𝑟 =

30

𝑣𝑚𝑎𝑥

(23) (24) (25)

𝑟𝑟

Din relațiile (23), (24), (25), rezultă: 𝑖0 =

𝜋∙𝑛𝑣𝑚𝑎𝑥 ∙𝑟𝑟 30∙𝑣𝑚𝑎𝑥

= 2.44

(26)

unde:  ωm – viteza unghiulară a arborelui motor  ωr – viteza unghiulară a roților motoare  vmax – viteza maximă a autovehiculului, vmax= 46,66 [m/s] Pneurile utilizate, 16”:195/55, au urmatoarele caracteristici:  B= 0.195 [m]  H= 0.6∙B= 0.117 [m] 

𝑑

𝑟𝑟 = 2 + 𝐻 ∙ 0.6 = 0.273 [𝑚]

(27)

2. Etajarea cutiei de viteze Raportul de transmitere în treapta I se determină din condiția de pantă maximă impus, αmax=17°. Forța de tracțiune maximă se determină astfel: 𝐹𝑡𝑚𝑎𝑥 = 𝐺𝑎 ∙ (sin 𝛼𝑚𝑎𝑥 + 𝑓 ∙ cos 𝛼𝑚𝑎𝑥 ) = 4697.91[𝑁] În continuare, trebuie să verificăm daca această forță maximă nu depașește forța aderentă. Pentru aceasta, trebuie să determinăm greutatea repartizată pe puntea față (autovehiculul având tracțiune doar pe față).

(28)

Fig. 4. Sarcinile ce intervin la deplasarea autovehiculului în plan înclinat, precum și poziția centrului de greutate Se adoptă din Tabelul 3.14 [ “Calculul și construcția automobilelor” – Gheorghe Frațilă] coordonatele centrului de greutate:  a=0.475∙L=1.229 [m]  b=L-a=1.36 [m]  hg=0.65[m] 𝐺1 =

𝐺𝑎 ∙𝑏 𝐿

−

0.048∙𝑐𝑥 ∙𝐴∙𝑣𝑚𝑎𝑥 2 ∙ℎ𝑔 +𝑓∙𝑟𝑟 ∙𝐺𝑎 𝐿

= 7823.12[𝑁]

(31)

Coeficientul de încărcare dinamică a punții din față se determină astfel: 𝑚1 =

𝐿∙cos 𝛼𝑚𝑎𝑥 𝐿+𝜑∙ℎ𝑔

= 0.796

(32)

unde: - ϕ – coefficient de aderență, iar pentru contactul uscat dintre roată și asfalt are valoarea ϕ=0,8 Greutatea aderentă se deduce din relația: 𝐺𝑎𝑑 = 𝑚1 ∙ 𝐺1 = 6227.20 [𝑁] (33) În consecință, forța aderentă se calculează astfel: 𝐹𝑎𝑑 = 𝜑 ∙ 𝐺𝑎𝑑 = 4981.76[𝑁] (34) Făcând comparație între cele două valori, se observă ca forța maximă de tracțiune nu o depășește pe cea aderentă, prin urmare nu există pericolul rotirii în gol a roții. În continuare, pentru a determina raportul de transmitere în prima treaptă, calculăm care este viteza critic în treapta I: 𝑉𝑐𝑟 =

3600∙𝜂𝑡 ∙𝑃𝑀 𝐹𝑡𝑚𝑎𝑥

𝑘𝑚

= 22.44[

ℎ

]

(35)

Prin urmare, raportul de transmitere în treapta I va fi: 𝑟 ∙𝑛

𝑖𝐶𝑉𝐼 = 0.377 ∙ 𝑖 𝑟∙𝑉𝑀 = 3.28 0 𝑐1

(36)

Pentru a afla numărul minim de trepte de viteză astfel încât etajarea să se facă cu acoperire mai mare decât zero, se consider rația maximă:

(29) (30)

𝑞𝑚𝑎𝑥 =

𝑛𝑣𝑚𝑎𝑥 𝑛𝑀

= 2.057

(37)

Numărul minim de trepte de viteze se calculează cu relația: 𝑘𝑚𝑖𝑛 = (1 +

ln 𝑖𝐶𝑉𝐼 ln 𝑞𝑖

) + 1 = 3.64 => 𝑘𝑚𝑖𝑛 = 4

(38)

Prin urmare, rația de etajare a cutiei de viteze este: 𝑞 = 𝑘−1√𝑖𝐶𝑉𝐼 = 1.485 Astfel, rapoarte de transmitere ale cutiei de viteze sunt următoarele: 𝑖𝐶𝑉𝐼 = 3.28

(39)

𝑖

𝑖𝐶𝑉𝐼𝐼 = 𝑞𝐶𝑉𝐼 = 2.208 2−1 𝑖𝐶𝑉𝐼𝐼𝐼 =

𝑖𝐶𝑉𝐼 𝑞 3−1 𝑖𝐶𝑉𝐼

= 1.487

(40) (41)

𝑖𝐶𝑉𝐼𝑉 = 𝑞4−1 = 1

(42)

𝑖𝐶𝑉𝑉 = 0.72

(43)

Etajarea cu rație geometrică s-a realizat considerându-se că timpul de schimbare a vitezelor este nul. În realitate trecerea de la o treaptă la alta durează un anumit timp, care depinde de construcția cutiei de viteze, de tipul motorului, precum și de îndemânarea conducătorului. În timpul schimbării treptelor, motorul este decuplat de transmisie iar viteza automobilului se micșorează datorita rezistențelor la înaintare. Astfel rapoartele de transmitere ale treptelor se abat de la progresia geometrică iar pe măsură ce se trece la treptele superioare saltul de etajare devine din ce in ce mai mic. Raportul de transmitere al penultimei trepte se micșorează in general cu 10-15% față de valoarea calculată după metoda etajării in progresie geometrica. Verificarea etajării cutiei de viteze se realizează prin construirea diagramelor fierăstrău, sau graficul de schimbare a treptelor, care reprezintă variația vitezelor în funcție de turația arborelui cotit, pentru fiecare din treptele schimbătorului de viteze.

Tabelul 3. Valorile rapoartelor de transmitere iCVI 3,28 3,28

fără acoperiri cu acoperiri

iCVII 2,20 2,35

iCVIII 1,48 1,62

iCVIV 1 1

Influența numărului de trepte ale cutiei de viteze asupra performanțelor autovehiculului se evaluează cu ajutorul graficului următor:

Diagrama fierăstrău 160

Viteza[KM/h]

140 120 100 V

80 60 40 20 0

0

1000

2000

3000

4000

n[rpm]

Fig.5. Diagrama fierăstrău a cutiei de viteze etajată cu rație geometrică

Diagrama fierăstrău 160

Viteza[KM/h]

140 120 100 V

80

60 40 20 0 0

1000

2000

3000

4000

n[rpm]

Fig. 6. Diagrama fierăstrău a cutiei de viteze etajată cu rație progresivă