JÁRMŰMECHANIKA 2013 ERŐÁTVITEL TERVEZÉSE JÁRMŰMECHANIKA C. TÁRGYHOZ

JÁRMŰMECHANIKA 2013

„ERŐÁTVITEL TERVEZÉSE JÁRMŰMECHANIKA” C. TÁRGYHOZ 1

Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

I. FEJEZET

A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI 2


BEVEZETÉS Az előadások témái

Dr. Ilosvai Lajos  A járműmechanika alapvető paraméterei  Járműdinamika

3

3


A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI

MOTORKARAKTERISZTIKA

4

4


MOTORKARAKTERISZTIKA A MOTORKARAKTERISZTIKÁRA A JÁRMŰDINAMIKAI SZÁMÍTÁSOKNÁL VAN SZÜKSÉG.

Pmax

Pe Me

Teljestöltésű szívómotor-karakterisztika Pe - effektív motorteljesítmény; kW, Me- effektív motornyomaték; Nm, n - a motorfordulatszám; min-1 Pmax - max. motorteljesítmény; kW, Mmax- max. motornyomaték; Nm, nM - a max. nyomatékhoz tartozó ford.szám, nP - a max. teljesítményhez. tart . ford.szám. b - a fajlagos tüzelőanyag fogyasztás; gr/kWh

Mmax MP

PM

b

nM

nP

5

5


n

A teljesítmény és nyomaték közti kapcsolat

2 n P   M; P  M 60*1000

MOTORKARAKTERISZTIKA A motorkarakterisztika közelítő meghatározása szívómotor esetében Adott: Pmax, nP -a maximális teljesítmény és a hozzátartozó fordulatszám. Meghatározandó: egy adott ne fordulatszámhoz tartozó, Pe. 2 3  n     ne ne  e Pe  Pmax  A1  A2        nP  nP   nP  

Motor típus

6A

6

A1

A2

Benzinmotor

1,0

1,0

Közvetlen befecskendezésű dízel

0,5

1,5

Előkamrás dízel

0,6

1,4

Örvénykamrás dízel

0,7

1,3

fenti képletek, benzinbefecskendezéses,- turbófeltöltéses-, elektro-, és hibrid motorok esetén nem használhatók!!!


MOTORKARAKTERISZTIKA A motorkarakterisztika jellemzői Nyomatéki rugalmasság lehetővé teszi, bizonyos ellenállásváltozás (pl. emelkedés) sebességváltás nélküli leküzdését. Minél nagyobb annál jobb.

eM 

M max , MP

- a maximális motornyomaték, - a maximális teljesítményhez tartozó motornyomaték.

A fordulatszám rugalmasság, arra utal, hogy a motor, az adott ellenállás változást milyen fordulatszám-, ill. sebességváltozás mellett tudja lekezelni.

nP en  , nM

- a Pmax -hoz tartozó motorfordulatszám

- az Mmax -hoz tartozó motorfordulatszám

7 Szokásos értékek: eM = 1,15…1,2

7


en = 1,15...

(Szívómotorok)

MOTORKARAKTERISZTIKA VW Golf-98 típusú gépkocsi motorkarakterisztikái Benzinmotor 1,6 l (74 kW)

8

8


Turbófeltöltéses benzinmotor 1,8 l (110 kW)

MOTORKARAKTERISZTIKA VW Golf-98 típusú gépkocsi motorkarakterisztikái 1,9 l SDI típ. dízelmotor (50 kW)

9

9

2012.09.07.

1,9 l TDI típ. turbódízelmotor (81 kW)

MOTORKARAKTERISZTIKA Úgynevezett „bruttó” és „nettó” motorteljesítmény Bruttó motorteljesítmény: egyes segédrendezések (pl. légszűrő, vízszivattyú stb. ) nélkül veszik fel próbapadon.

Nettó motorteljesítmény: egyes segédrendezésekkel együtt (pl. légszűrő, vízszivattyú stb. ) veszik fel próbapadon.

A járműdinamikai számításoknál a nettó motorteljesítményt kell alapul venni. Az egyes mellékmeghajtások ( pl. generátor, ventilátor stb.) energiaigényét is figyelembe véve, a nettó teljesítményt még további 5…6%-l csökkenteni kell.

10

10

2012.09.07.


A HAJTÓMŰ MECHANIKAI VESZTESSÉGEI

11

11



A hajtómű mechanikai vesztességei miatt a Pk kerékteljesítmény kisebb mint a Pm motorteljesítmény A mechanikai vesztességek összetevői: •Súrlódási vesztesség. Független a fordulatszámtó de függ az átvitt nyomaték nagyságától •Olajkavarási vesztesség. A fordulatszámmal együtt növekszik, de nem függ az átvitt nyomaték nagyságától. A mérnöki gyakorlatban csak a súrlódási vesztességet mint mechanikai hatásfokot (hmech) veszik figyelembe.

hme ch 

P Pk Pm  P   1  , Pm Pm Pm

ahol: Pm - a motorteljesítmény, 12 P - a kerékteljesítmény, k P - a súrlódási vesztesség teljesítménye. 12



A hajtómű mechanikai hatásfokának közelítő meghatározása

hme ch  0,98a 0,97 b 0,99c , ahol: a - a terhelt homlokfogaskerékpárok száma, b - a terhelt kúpfogaskrékpárok száma, a - terhelt kardáncsuklók száma.

Gépkocsihajtóművek mechanikai hatásfokának közepes értékei Jármű típus

13

13

Versenyautók Személygépkocsik Tehergépkocsi, autóbusz Összkerékhajtású gépkocsi


hmech 0,90…0,95 0,90…0,92 0,82…0,85 0,80…0,85

A HAJTÓMŰ MECHANIKAI VESZTESSÉGEI A bolygóművek mechanikai vesztességének közelítő meghatározása

I0 - alapáttétel, i - a tényleges áttétel.

h0 - az un. alaphatásfok:

h0  h 'h '  0,97  0,98  0,95 ahol: h’ - a külső kapcsolású fogaskerékpár mechanikai hatásfoka,

h’’ - a belső kapcsolású fogaskerékpár mechanikai hatásfoka. 14

14



GUMIABRONCS

15

15


GUMIABRONCS Diagonál gumiabroncs



 A z egyes kordszálak váltakozó irányban, meghatározott szög alatt futnak. 16

16


a =38o-40o Normál gumiabroncs



a=26o - Versenyautó gumiabroncs

a =30o-35o Nagysebességű gumiabroncs

GUMIABRONCS Radiál gumiabroncs A radiál gumiabroncs sajátosságai

17 A karkasz kordszálai a menetiránnyal 90o –os bezáróan „radiálisan futnak

17


GUMIABRONCS A gumiabroncs jelölései

18

18

A gumiabroncsokon számtalan jelölés van ezek közül a legfontosabbak a következő ábrákon láthatók


GUMIABRONCS Személygépkocsi abroncsok jelölései

205/50 R 15 86 V TUBELESS ahol: 205 - profilszélesség; mm, 50 - H/S viszonyszám, 15 Pánt átmérő; angol hüvelyben, R - radiál kivitel, 86 - terhelési index, 530 kg, (névleges levegőnyomás) V - sebességindex , Vmax = 240 km/h TUBELESS - belső nélküli kivitel, 2205 - gyártási időpont, 22 hét, 2005. év

19

19


GUMIABRONCS Haszonjármű gumiabroncsok jelölései

315/80 R 22.5 TOP 154/149 J TUBELESS ahol: 315 -profilszélesség; mm 80 - H/s profilarány, R - radiál kivitel, 22.5 - pánt átmérő; angol hüvelykben, TOP 300 - mintázat, 154 – terhelési index, szóló. 6585 kg (7 bar) 149 – terhelésindex, iker kerék. 11400 kg (7 bar) J - sebesség index, Vmax = 100 km/h 2205 - gyártási időpont, 22 hét, 2005. év A terhelhetőségi jelzőszámra, és a sebesség indexre vonatkozó adatok a következő ábrákon láthatók 20

20


GUMIABRONCS A sebességindex értelmezése

21

21


GUMIABRONCS A terhelési index értelmezése

22

22


GUMIABRONCS Gumiabroncs címke 2012 novemberétől

23

23


GUMIABRONCS A gumiabroncs sugarai Névleges sugár



A jelölések alapján meghatározott sugár. Pl. 165/70 SR 13 RN = 0,5*13*25,4 + 0,7*165 mm

Szabad sugár (rsz) A névleges belső levegőnyomású gumiabroncs kerületéből visszaszámolva

Statikai sugár (rst) Álló keréknél a talaj és a forgásközéppont Befolyásolja: 24– a gumiabroncs belső levegőnyomása, – a függőleges terhelés 24


közti távolság

GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai Dinamikai sugár (rd) A mozgó gépjárműnél, a talaj és a forgás-középpont közti távolság Befolyásolja: – a kerékterhelés, – a belső levegőnyomás, – a sebesség, – az átvitt nyomaték nagysága.

25

25


GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai

Gördülési sugár Megtett útból származtatott fiktív sugár

S Rg  2 N Ahol: S – a megtett út, N – a kerék körülfordulásainak száma.

Határértékei:

0 r 

0 - kerék kipörgés ∞26- blokkolás 26


GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai Effektív gördülési kerület Az effektív gördülési kerület alatt a megtett út és a gumiabroncs körülfordulásának viszony számát értjük. Ebből a gördülési sugár az effektív gördülési kerület 2 π –vel való osztása révén nyerhető.

Az effektív gördülési kerület értékei a gumiabroncs katalógusokban találhatók. (Lásd következő ábra)

27

27


GUMIABRONCS Gumiabroncs gördülési kerülete

Pl. Continental

Pl. Semperit

28

28


GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai A GÖRDÜLÉSI SUGÁR MEGHATÁROZÁSA KÖZELÍTŐ SZÁMÍTÁSSAL

Adott a gördülési, dinamikai sugár, vagy az effektív gördülési kerület. Nincs probléma.

Adott a statikai sugár (rst) Közelítő képlet: r = K1* rst , ahol : r - a gördülési sugár, rst - statikai sugár, K1 - korrekciós tényező. 29

K1 = 0,95…0,97 29


GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai

Csak a méretek adottak

r  0,5d  K 2 H , ahol:

d - a kerékpánt átmérője, H - a profilmagasság, K2 - korrekciós tényező, K2 = 0,86…0,88 - személygépkocsi, K2 = 0,89…0,94 - tgk. , autóbusz, 30

30


GUMIABRONCS A gumiabroncs járműdinamikai szerepe

1. Kinematika Pl. Járműsebesség

V  0,377

ahol: V r

r  nm , k0  k s

- a járműsebesség; km/h - a gumiabroncs gördülési sugara; m,

nm - a motor fordulatszáma; min-1,

k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, ks – a sebességváltómű nyomatékmódosítása. 31

31


GUMIABRONCS A gumiabroncs járműdinamikai szerepe

2. Dinamika Gördülési ellenállás Tapadás Vonóerő

  

M m k 0 k sh mech F , r ahol: Mm

hmech 

- a motornyomaték, – a hajtómű mechanikai hatásfoka.

Tehetetlenségi nyomaték

- a járműkerék másodrendű nyomatéka, wk - a járműkerék szögsebessége, t - az idő.

ahol: Jk 32

32

M J  Jk


d k , dt

GUMIABRONCS A gumiabroncs járműdinamikai szerepe 3. Stabilitás   

Tapadás Kerékcsúszás Kúszás

4. Járműlengés A gumiabroncs mint rugózó elem, rugalmassággal és csillapítással bír.

5. Teherbírás 6. Zajforrás

33

33


GUMIABRONCS A gumiabroncs megválasztásának szempontjai • • • • • •

Terhelhetőség Sebesség Üzemviszonyok (pl. téli üzem) Stabilitás Élettartam Zaj

A kiválasztást segíteni fogja az új EU címke

34

34


A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEI

GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK

35

35


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Általános eset Aktív erők: G- súlyerő, F- vonó-,fékező erő M- forgató-, fékező nyomaték

Passzív erők: R - reakcióerő, FT - tehetetlenségierő MT – tehetetlenségi nyomaték Fw - légellenállási erő Mw - légellenállási nyomaték 36

36


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Kerék-talaj kapcsolat

a)

b)

a) csak a kerék deformálódik b) a kerék és a talaj deformálódik c) csak a talaj deformálódik 37

37


c)

GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Reakcióerő támadáspontja

a)

b)

c)

a) - álló kerék, b) - forgó keréknél egy pillanatra elvesszük a talajt, c) - visszahelyezzük a képzeletben elvett talajt.

38

38


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Figyelem!!!

• A gördülő kerék ráfutó szakasza mindig deformálódik. • A lefutó szakasz, a súrlódási vesztességek miatt kisebb erővel nyomja a talajt. • A reakcióerő támadáspontja a függőleges szimmetria tengely előtt, a haladás irányába egy „a” távolságra helyezkedik el • A belső súrlódási vesztességek alkotják a gördülési ellenállás jelentős részét. 39

39


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Az erőhatások tipikus esetei

• Kiindulási feltétel: Állandó sebesség •

A légellenállást elhanyagoljuk Forgatott vontató kerék Csak forgatott Forgatott vontatott Csak vontatott Fékezett vontatott

    

40

40


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Forgatott, vontató kerék

r

41

41


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Csak forgatott kerék

42

42


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Forgatott, vontatott kerék

43

43


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Csak vontatott kerék

44

44

2012.09.07.

GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Fékezett, vontatott kerék

45

45


GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Az öt eset előfordulása valóságban

46

46 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEI

KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN

47

47


KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN Az oldalirányú erő kerékmozgásra gyakorolt hatása

  kúszási szög , 48

48

M   eRy  visszatérítő nyomaték


KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN Kúszási karakterisztika

Fy  f   Fy

három szakasza van: o-b

-lineáris szakasz

Fy  k  k  a kúszási tényező b -c - nem lineáris szakasz

49

49


o-c szakasz kúszás c-d szakasz csúszás


A lineáris szakasz hosszát befolyásoló tényezők: •gumiabroncs szerkezete, •kerékterhelés, •kerék-talaj közti súrlódási tényező.

  közepes értéke : 3...4o K átlagértékei : Személygépkocsi

k  15...40kN / rad

Tgk , autóbusz

k  60...120kN / rad .

50

50



Az Fy oldalerő maximális értéke:

Fy   y Gk , ahol :  y  az oldalirányú tapadási tényező Gk  a ker ékterhelés. Keményburkolatú száraz útfelületen a kúszási szög határértéke, általában:

51

51


 y  12...20o

KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN A kúszási szöget befolyásoló tényezők •Profilszélesség növekedésével csökken. •

A szövetváz rétegeinek növekedésével arányosan csökken. •A gumiabroncs konstrukciós szerkezete. Radiál szerkezetűnél, a diagonálhoz viszonyítva kisebb. •A mintázat magasságának növekedésével - a kúszási szög értéke növekszik. • A gumiabroncs belső levegőnyomása - a levegőnyomás csökkenésével növekszik 52

52



GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS

53

53


GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállási tényező

Rz a  Rx r , a Rx  , r Rz a F f   r Gk A gördülési ellenállási tényező nem más mint a vesztességek pótlásához szükséges fajlagos vonóerő 54

54


GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállási tényező közepes értékei Út típus Aszfalt-beton

f 0,01…0,02

Kockakő

0,023…0,030

Száraz kötött talaj

0,025…0,035

Nedves kötött talaj

0,05…0,150

Homok

0,200…0,300

Az összehasonlító számításoknál általában, f=0,015 55

55


GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők

•Az útfelület állapota, minősége •A gépjármű sebessége •Hőmérséklet •Belső levegőnyomás •Kerékterhelés

•Konstrukciós paraméterek

56

56


GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők • Az útfelület állapota és minősége – Laza talajon nagyobb. – A talaj ill. az útfelület nedvességével növekszik. • A gépjármű sebessége – A gördülési ellenállás sebességfüggő. – A sebesség függés meghatározására számos empirikus összefüggés létezik.

2  f  f 0 1   0, 006V     57

Ahol: f0 - táblázatos érték; 57


V - a járműsebesség; km/h

GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők A járműsebesség, és a gumiabroncs belső levegőnyomásának hatása

1- 0,15 MPa

2- 0,25 MPa 3- 0,30 MPa 58

58


GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők •A hőmérséklet hatása

A gördülési ellenállás a hőmérséklet emelkedésével némileg csökken.

59

59


GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők

•A belső levegőnyomás

Kettős hatás!

Keményburkolatú úton p növekedésével csökken. Laza talajon, a p növekedésével a talaj oldali ellenállás növekszik, az abroncs oldali csökken P, 102 MPa 60

1- Homok; 2- Szántás; 3- Aszfalt 60


GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők A légnyomás csökkenés hatása a gördülési ellenállásra

61

61


Forrás: Continental

GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők •Kerékterhelés Változatlan levegőnyomás mellett, a kerékterheléssel együtt növekszik •Konstrukciós paraméterek •A futófelület állapota. Kopott felületű gumiabroncsoknál 20…25%-l kisebb. •H/S értékével arányosan csökken •Szövetváz konstrukciós kialakítása Radiál gumiabroncsoknál, a diagonálhoz viszonyítva kisebb. •A kerékátmérő növekedésével némileg csökken 62

62

•A gumi anyagától is függ, kismértékben



KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS

63

63


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadási tényező jellemzése

Kétféle súrlódási tényezőt ismerünk: 0 tiszta nyugvó súrlódás cs - tiszta csúszó súrlódás A gördülő kerékre egyik sem, hanem az un.   tapadási tényező a jellemző. Csúszó súrlódás csak blokkoló keréknél lép fel. A  - tapadási tényező alatt azt a fajlagos vonó-, vagy fékező (F/G) erőt értjük, amelynél a gördülés tiszta csúszásba megy át.

64

64


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A gördülő kerék slipje A gumiabroncs tangenciális deformációja miatt, a jármű sebessége eltér a kerék kerületi sebességétől amit az un slippel jellemzünk A forgatott, vontató kerék slipje:

S

Vk  V j Vk

2 rd n  2 rn r   2 rd n rd

A fékezett kerék slipje:

SF  65

65

V j  Vk Vj

r  , r


Vk- a kerék kerületi sebessége, Vj - a jármű sebessége, rd - a dinamikai sugár, r - a gördülési sugár.

KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A kerékslip grafikus ábrázolása

A kifejthető fajlagos fékező-, vagy vonóerő maximumát a „B” pontban éri el. Az ehhez tartozó fajlagos erő felel meg a () 66 tapadási tényezőnek. 66


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A  - tapadási tényező átlagértékei

Útfelület

Érdesített aszfalt Aszfalt-beton Szennyezett aszfalt Homok Kötött talaj Letaposott hó Sima jég

67

67


Száraz 0,95 0,8…0,9 0,2…0,4 0,65…0,7 0,15…0,2 0,1

Nedves 0,9 0,5…0,7 0,2…0,3 0,35…0,5 0,5…0,55 -

KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők

Az útfelület állapota és minősége A gumiabroncs minősége, és mintázata A járműsebesség

A függőleges irányú terhelés Az útfelületen lévő vízréteg vastagsága

68

68



Az útszennyeződés hatása nedves útfelületen

Az ábrán látható állapot a gyakorlatban is előfordulhat.

min- az eső kezdetekor

69

69


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A tapadás változása esős úton 1, 0

Tapadási tényező

Száraz

Eső kezdete

0, 8 Nedves 0, 6

Eső vége

0, 4 Nyálkás közeg hatása 0, 2

70

70


Az időtartam függ: - az úttest szennyezettségétől -az eső erősségétől Idő


A slip és az útminőség hatása Dunlop 5.90-15 p = 0,16 Mpa Gk= 3000 N V = 30 km/h F/G 1 - száraz beton 2 - nedves beton 3 - tömörített hó 71

71


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A slip és a sebesség hatása

F/G

72

72


Aszfalt út 1- V = 40 km/h 2- V = 25 km/h 3- V = 10 km/h

KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A slíp és a terhelés hatása

Slip

73

73

Gumiabroncs: 6,5-15 1 - Gk = 2 kN ; 2- Gk = 3 kN; 3 - Gk = 4 kN


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A profilmagasság és a járműsebesség hatása nedves útfelületen

1- V = 30 km/h 2- V = 90 km/h Profilmagasság 74

74



A sebesség és a vízréteg vastagságának hatása

1- h = 0,2 mm 2- h = 1,0 mm 3- h = 2,0 mm 

Kerékméret: 5,6-16 Gk= 3000 N p = 0,15 MPa 75

75


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS Tapadás oldalerő esetén A csúszási határérték:

Fmax  GG Fy

Gkk  F  F 2 x

2 y

Az öszkerékhajtás stabilabb! 76

76


KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS Tapadás oldalerő esetén A tényleges vonó-, fékező- és oldalerő diagram

Kerékméret: 165 SR 15 Profilmagasság: 60% Gk = 3000 N p = 1,8 bar V = 14 m/s

77

77

A megcsúszás megelőzése érdekében az eredő erőnek a burkoló görbén belül kell maradnia!



AQUAPLANING Vízencsúszás

78

78


AQUAPLANING Aquaplaning kialakulása Vízzel borított úton gördülő keréknél három szakasz különböztethető meg: A- vízen fekvő, B- vízréteget kiszorító, törő, C- talajjal érintkező.

79

79


AQUAPLANING Aquaplaning kialakulása

1- A víz hátulra és oldalra kinyomódik. 2- A felületi érintkezés még teljes. Elöl megkezdődik a víz torlódása 3. Az abroncs előtt szabályos „orrhullám” keletkezik. Fokozatos érintkezés-vesztés. 80

4. Az abroncs felúszik az orrhullámra. Megszűnik az abroncs-talaj kapcsolat. 80


AQUAPLANING A talajjal érintkező szakaszt befolyásoló tényezők Profilmagasság. Belső levegőnyomás Járműsebesség,

Ha a vízfilm nem törik meg, a kerék a „víz tetején” halad, (csúszik). Ezt a jelenséget aquaplaning-nak, vízencsúszásnak nevezik.

81

81

A vízencsúszó kerék tapadása gyakorlatilag a nullával egyenlő!


AQUAPLANING A kritikus sebesség közelítő meghatározása Hidraulikus emelőerő, ha profilmagasság < vízmélység:

F   AV , 2

ahol:  - a folyadék sűrűsége, A- az érintkezési felület, V- a sebesség. HORN tapasztalati képlete a kritikus sebesség meghatározására:

Gk Vkr  C  C p, A Vkr  6,34 p km / h, 82

ahol: Gk - a függőleges terhelés; N, p - a belső levegőnyomás; kPa 82


AQUAPLANING A sebesség és a vízréteg vastagságának hatása

83

83


AQUAPLANING Tapasztalati tapadás értékek

Sebesség Km/h

50 90 130

A gumik állapota új kopott új kopott új kopott

84

84


száraz

0,85 1,0 0,8 0,95 0,75 0,9

Az útburkolat állapota felhő nedves jeges szakadás A vízréteg magassága < 2 mm > 2 mm 0,65 0,5 0,1 0,5 0,25 0,6 0,05 0,2 0,05 0,55 0 0,2 0


A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONTKOORDINÁTÁI

85

85


A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT-KOORDINÁTÁI A súlypont-koordináták hatásai A gépjármű tömegeloszlása befolyásolhatja a gépjármű: dinamikáját, fékezési tulajdonságait, stabilitását, kormányozhatóságát, lengéskényelmét. A gépjármű súlypontjának helyzetét három koordináta határozza meg:

hosszirányú, keresztirányú koordináta és a súlypontmagasság 86

86


A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT-KOORDINÁTÁI A súlypont-koordináták meghatározása mérlegeléssel

Az ábra alapján felírható: 2

G   Zi , i 1

A tengelyekre felírt nyomatéki egyensúly alapján:

87

87

Z2 l1  l; G


Z1 l2  l  l  l1 , G

A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT-KOORDINÁTÁI Keresztirányú koordináták meghatározása mérlegeléssel

Bb 

Zj

B,

G Zb Bj  B. G

88

88


A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT KOORDINÁTÁI Néhány súlypontmagasságra vonatkozó adat

89

89


A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT KOORDINÁTÁI Súlypont-koordináták közepes értékei

90

90



TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI

91

91



A tehetetlenségi erő három részből tevődik össze:

FT  F  F  F . I T

II T

III T

(1)

FTI - Az egyenes mozgást végző tömeg tehetetlenségi ereje:

dV F m , dt I T

92

92

ahol: m - a gépjármű tömege.


(2)


FTII

- a forgó mozgást is végző járműkerekek, kerületre redukált tehetetlenségi ereje:

II T

F

I   r

k

dk , dt

ahol: Ik - a járműkerék másodrendű nyomatéka, r - a gördülési sugár,

k   járműkerék szögsebessége. 93

93


(3)


FTIII - a motor forgó mozgást végző tömegeinek a járműkerék kerületére redukált tehetetlenségi ereje:

III T

F

I m dm  köhme ch , r dt

(4)

ahol: Im - a motor forgó tömegeinek másodrendű nyomatéka,

m - a motor főtengelyének szögsebessége, kö - a hajtómű nyomatékának összmódosítása,

hmech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, 94

94

r - a gumiabroncs gördülési sugara.



Az összetevőket (1)- be behelyettesítve:

dV  I k dk I m dm FT  m   köhme ch . dt r dt r dt A harmadik tagot dk - l szorozva és osztva:

dV  I k dk I m dm dk FT  m   köhme ch . dt r dt r dk dt Figyelembe véve, hogy k = V/r,

95

95

dV  I k dV I m dV dm FT  m  2  2 köhme ch dt r dt r dt dk


(5)


Az utóbbi (5) egyenletet rendezve nyerjük FT - végleges alakját:

dV FT  m dt ahol:

1

 dm  kö  , 1   1   2 dk  

1  Ik 1  m r2

Im 1  2  2 hme ch , r m

 a járműkerekek forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező,

962

- a motor forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező.

96



A gyakorlatban bevezetve az alábbi jelölést:

dm   1  1   2 kö , dk A gépjármű tehetetlenségi erejét meghatározó képlet az alábbi, végleges alakot ölti:

dV FT  m , dt 97 a gépjármű forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező. 97



Mechanikus hajtómű esetén:

d m  kö , d k így,

dV 2 1   1   2 kö  . FT  m dt

Oldott tengelykapcsolóval való fékezés esetén:

dV FT  m 1  1  , dt

98

98


mivel,

2  0.

TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI A gépjármű forgó tömegei másodrendű nyomatékának szokásos értékei

99

99



Közelítő képlet  meghatározására:

  1,03  ak , 2 s

ahol: a = 0,04…0,05, személygépkocsi esetén, a = 0,05…0,07, tehergépkocsi, autóbusz esetén, 100

ks = a sebességváltómű nyomatékmódosítása.



101



102



LÉGELLENÁLLÁS

103


LÉGELLENÁLLÁS A légellenállás összetevői

• • • • •

A nyomási ellenállás Interferenciális ellenállás A súrlódási, felületi ellenállás Belső légellenállás Az indukált ellenállás

104

104


LÉGELLENÁLLÁS A nyomási ellenállás Az egész járműfelületre ható nyomás eredője. Ez az un. formaellenállás. A nyomási ellenállás a légellenállásnak kb.. 58%-t teszi ki. Személygépkocsi nyomáseloszlása

105


LÉGELLENÁLLÁS Tehergépkocsi nyomáseloszlása

106

106


LÉGELLENÁLLÁS Autóbusz nyomáseloszlása

107


LÉGELLENÁLLÁS

Interferenciális ellenállás A gépjárműből kiemelkedő alkatrészek ellenállása okozza. Pl.. hátrapillantó tükör, rádióantenna kilincs, az ablaktörlőlapát stb.. Az összellenállás kb.. 15%-t teszi ki. A hátrapillantó tükör kb.. 3…5%-s emelkedést okoz. A tetőcsomagtartó V=95km/h sebességnél 0,1 literrel is növelheti a fogyasztást. Súrlódási, felületi ellenállás A gépjármű felületét érintő légréteg súrlódása okozza. Közre játszanak még a karosszéria egyenetlenségei is. Az összellenállás kb. 10%-t teszi ki. 108

108


LÉGELLENÁLLÁS

Belső ellenállás A motor hűtése, a kocsiszekrény szellőzése okozza. Az összellenállás kb. 9%-t teszi ki. Az indukált ellenállás A nyomáseloszlás egyenlőtlen volta miatt az eredő erők függőleges összetevői kissé megemelhetik a felépítményt. Az emeléshez szükséges energia alkotja az un. indukált ellenállást ez az összesített légellenállás kb. 8%-t teszi ki. 109


LÉGELLENÁLLÁS

A légellenállás ereje:

Fw  Cw

 2

AV 2 ,

ahol: Cw - a formatényező,

 = 1,293 kg/m3 ; a levegő névleges sűrűsége, A - a gépjármű homlokfelülete, V - a jármű sebessége; m/s.

A légellenállás leküzdéséhez szükséges teljesítmény:

110

110

Pw  Cw


 2

3

AV , W .

LÉGELLENÁLLÁS Bevezetve a Kw-t az un. légellenállás-tényezőt:

K w  Cw

 2

így:

,

K w AV 2 Fw  , 13 ahol: V- a jármű sebessége; km/h Szélben haladó gépjármű légellenállása:

Fw  K w 111

V  Vszél   A 13

2

,

a Vszél- a szélsebesség. Ellenszélben hozzáadni, hátszélnél levonni 111


LÉGELLENÁLLÁS Alsó kategóriájú személygk. légellenállása és homlokfelülete Típus

Cw

A m2

Típus

Cw

A m2

Citroen Saxo 1.0i

0,32

1,82

Nissan Micra

0,35

1,82

Fiat Seicento

0,33

1,77

Opel Corsa 3 ajtós

0,35

1,88

Daewoo Matiz S

0,37

1,90

Peugeot 106 1.6 16V

0,34

1,82

Fiat Punto

0,30

1,95

Peugeot 206 XS 1.6

0,33

1,97

Ford Fiesta

0,36

1,84

Renault Clio

0,35

2,00

Ford Ka

0,35

1,88

Renault Twingo

0,35

1,95

Lada Samara

0,37

1,89

Seat Ibiza

0,33

1,94

Lancia Y

0,36

1,95

Skoda Felicia Kombi

0,35

1,94

Mazda Demio

0,36

2,04

VW Lupo

0,32

1,96

0,37

1,95

VW Polo Classic

0,34

1,96

112

MCC Smart 112 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

LÉGELLENÁLLÁS Alsó középkat. személygk. formatényezője és homlokfelülete Típus

Cw

A m2

Típus

Cw

A m2

Audi A3

0,31

2,06

Peugeot 306 1-9 TD

0,36

1,92

Fiat Bravo

0,32

2,05

Peugeot 306 1,4 Br…

0,33

1,94

Ford Focus

0,30

2,11

Renault Megane

0,32

1,99

Kia Shuma

0,32

1,93

Renault M Scenic 1.6

0,31

2,35

Mazda 323 F

0,33

2,02

Renault M Classic

0,31

1,99

Mercedes A 170 CDI

0,32

2,29

Seat Cordoba SX

0,32

1,95

Mitsubishi Colt

0,30

1,92

Toyota Corolla

0,31

1,92

Nissan Almera

0,33

1,90

VW Beetle

0,37

2,18

Opel Astra

0,30

2,03

VW Bora

0,30

2,11

0,30

2,08

VW Golf

0,31

2,10

113

Opel Astra Caravan


LÉGELLENÁLLÁS Közép kat. személygk. formatényezője és homlokfelülete Típus

Cw

A m2

Típus

Cw

A m2

Alfa Romeo 156

0,31

2,06

Opel Vectra Caravan

0,32

2,06

Audi A4

0,29

2,03

Peugeot 406 HDI

0,31

2,07

BMW 318i

0,27

2,06

Renault Laguna

0,30

2,07

Citroen Xantia

0,33

2,08

Seat Toledo

0,31

2,11

Fiat Multipla JDT 105

0,32

2,75

Skoda Octavia TDI

0,32

2,06

Ford Mondeo

0,31

2,05

Volvo S40 2.0T

0,32

2,05

Mercedes C 200 CDI

0,30

2,04

VW Passat

0,27

2,15

Opel Vectra

0,28

1,99

VW Passat Variant

0,31

2,16

114


LÉGELLENÁLLÁS Felső kat. személygépkocsik formatényezője és homlokfelülete Típus

A m2

Típus

Cw

A m2

Alfa Romeo 166

0,31

2,13

Chrysler 300 M 3.5

0,35

2,18

Audi A6 2.4

0,28

2,18

Citroen XM 2.0i 16V

0,30

2,12

BMW 520i

0,28

2,17

115

115

Cw


LÉGELLENÁLLÁS Terepjáró személygépkocsik formatényezője és homlokfelülete Típus

Cw

A m2

Típus

Cw

A m2

Ford Explorer

0,41

2,6

Land Rower Discovery

0,42

3,0

Jeep Cherokee

0,52

2,28

Subaru Forester

0,37

2,31

Jeep G Cherokee

0,42

2,41

Jeep Wrangler

0,55

2,55

Jeep Wrangler Softtop

0,58

2,58

Lada Niva

0,48

2,14

Mercedes G

0,54

2,94

Mercedes ML 320

0,39

2,76

Mitsubishi Pajero S

0,5

2,53

0,48

3,01

116

Nissan Patrol GR 116 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

LÉGELLENÁLLÁS Néhány tehergépkocsi formatényezője

117


LÉGELLENÁLLÁS Néhány autóbusz formatényezője

Típus

118

118


Cw

LÉGELLENÁLLÁS

A GÉPJÁRMŰ HOMLOKFELÜLETE

119

119


LÉGELLENÁLLÁS Homlokfelületi arányok:

120


LÉGELLENÁLLÁS A homlokfelület meghatározása közelítő számításokkal

Személygépkocsi: Tehergépkocsi:

A  0,78...0,8BH ,

A  SH ,

ahol: 121 S- a nyomtáv; B- a járműszélesség; H- a járműmagasság


LÉGELLENÁLLÁS A gépjármű homlokfelületének átlagértékei

122


II. FEJEZET

JÁRMŰDINAMIKA 1


JÁRMŰDINAMIKA

A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE

2

2


MOZGÓ GÉPJÁRMŰRE HATÓ ERŐK Egy hátsókerékhajtású gépjármű

-szögű emelkedőn gyorsulva halad

G, Gx, Gz - a súlyerő és komponensei, FT - a tehetetlenségi erő, Fw - a légellenállás. X31; X2; Z1; Z2 - a reakcióerők. 3


EGYEN

SÚLYERŐ ÉS KOMPONENSEI

Gx  G sin  , Gz  G cos  , G - a gépjármű súlyereje, Gx - a pályával párhuzamos komponens, Gz - a pályára merőleges komponens.

4

4


A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE A mozgásegyenlet

X  Gx  Fw  FT  0,

(1)

ahol: Gx - a súlyerő pályával párhuzamos komponense, Fw - a légellenállás ereje,

FT - a tehetetlenségi erő, X - a gépjármű mozgását előidéző erő.

X- erő itt a gépjármű mozgásához szükséges erő. A motor

forgató nyomatékából kiindulva határozzák meg. 5

5


A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erő meghatározása hátsókerékhajtás esetén A mellső kerék csak vontatott kerék

X1  Z1 f  0, Ha X1 > 0, akkor hátrafelé mutat. A hátsókerekek forgatott vontató kerekek

M 2  Z2 a  X 2 r  0, innét 6

6


1 X 2  M 2  Z2 f . r


Az irányokat is figyelembe véve

M2 X  X 2  X1    Z1  Z 2  f . r Mivel a teljes motornyomaték a hátsó tengelyre jut

M2  M , másrészt

Z1  Z 2  Gz  G cos  .

Az X-erő hátsókerékhajtás esetén 7

7


1 X  M 2  Gf cos  r

A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erő meghatározása mellsőkerékhajtás esetén A mellső kerekek forgatott vontató kerekek

M1  Z1a  X1r  0, A hátsó kerék csak vontatott kerék

X 2  Z 2 f  0, innét

8

8


1 X 1  M1  Z1 f , r

X 2  Z2 f .


Végül

1 X  X 1  X 2  M1   Z1  Z 2  f , r vagy

1 X  M1  Gf cos  . r Az X-értéke ugyanakkora mint hátsókerékhajtás esetén. 9


A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erő meghatározása összkerékhajtás esetén A mellső kerekek forgatott vontató kerekek

M1 X1   Z1 f , r A hátsókerekek forgatott vontató kerekek

1 X 2  M 2  Z2 f . r A két egyenletet összevonva 10

10

1 X  X 1  X 2   M1  M 2    Z1  Z 2  f . r



Mivel ugyanazon motor szolgáltatja M1-t és M2-t, a két nyomaték összege:

M  M1  M 2 . Az eredmény a korábbiakkal megegyező:

1 X  M  Gf cos  . r 11

11


A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erőt az (1) egyenletbe behelyettesítve

1 M  Gf cos   G sin   Fw  FT  0, r ahol: M/r - a motor által a forgató, vontató kerekeken kifejtett F vonóerő.

M m ks k0me ch F , r

ahol: Mm

- a motor effektív nyomatéka,

ks

- a sebességváltómű nyomatékmódosítása,

k0

- a hajtott híd nyomatékmódosítása,

mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, 12

12

r

- a gumiabroncs gördülési sugara.



FY  az útellenállás:

F  G  f cos   sin   , Y - az útellenállási tényező:

  f cos   sin  , F  G .

Így:

A mozgásegyenlet végleges alakja:

F  F  Fw  FT  0, azaz 13

13

M m ks k0me ch kw AV 2 dV  G   m 0 r 13 dt


JÁRMŰDINAMIKA

VONÓERŐDIAGRAM

14

14


VONÓERŐDIAGRAM

A vonóerődiagram nem más mint a mozgásegyenlet grafikus megoldása. Ezen , a járműsebesség függvényében grafikusan ábrázoljuk:

a vonóerőt:

k0 ksme ch F Mm r

az útellenállást:

F  G  G  f cos   sin   ,

és a légellenállást:

kw AV 2 Fw  , 13

15

15


VONÓERŐDIAGRAM

A járműsebesség az alábbi összefüggés segítségével állapítható meg:

nm r 2 3, 6 nm r V  0,377 , km / h. 60 k0 ks k0 k s ahol: nm - a motorfordulatszám; 1/min, r

- a gumiabroncs gördülési sugara; m,

k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, ks - a sebességváltómű nyomatékmódosítása. 16

16


VONÓERŐDIAGRAM Egy fokozatra vonatkozó diagram (teljes töltés)

V1 - sebességnél metszéket veszünk: FY1 - az útellenállás vonóereje, Fw1 - a légellenállás vonóereje, FT1 - a gyorsításra felhasználható

szabad vonóerő.

17

17

A vonóerődiagram alapján meghatározható Vmax -is.


VONÓERŐDIAGRAM Egy fokozatra vonatkozó részterhelésű diagram

Az adott FY  Fw ellenállás mellett teljes töltéssel V1 - sebességgel halad a gépkocsi. 18

Ha V2 - sebességgel akarunk haladni, résztöltést alkalmazunk.

18


VONÓERŐDIAGRAM Vonóerődiagram több fokozatú váltó esetén

19

19


JÁRMŰDINAMIKA

DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA

20

20


DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA

A vonóerődiagram hátrányai: •az ellenállás-változást nehéz követni •a járművek összehasonlítása nehézségbe ütközik Dinamikai tényező = légellenállással csökkentett fajlagos vonóerő

F  Fw D G

N / N.

A mozgásegyenlet átalakításával is kifejezhető:

21

21

F  Fw F  FT  dV D    G G g dt


DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA Egy fokozatra vonatkozó dinamikai karakterisztika

Alkalmazásának előnyei:

22

22

•Az útellenállás egy egyenessel jellemezhető •A járművek dinamikai tulajdonságainak összehasonlíthatósága


DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A dinamikai karakterisztika „stabil” és „labilis” ága labilis

stabil

Ha Y akkor V1 ill. V2 23

Ha Y akkor V1 23

,


Ha Y” akkor V1

DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA Dinamikai karakterisztika több fokozat esetén

24

24


DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége Meghatározható pontos módszerrel közelítő módszerrel A kapaszkodóképesség meghatározása közelítő módszerrel A mozgásegyenlet dinamikai tényezős alakja:

D  

 dV g dt

.

Mivel ha max, akkor FT = 0, így D = Y. 25

25


DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége A másik oldalról

  f cos   sin  ,

így

D  f cos   sin  .

Az egyenlet mindkét oldalát cos  val leosztva

D  f  tg  . cos  Kis szögekről lévén szó cos  1 növelve a biztonságot)

26

26


tg  D  f

DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége A kapaszkodóképesség meghatározása pontos módszerrel

Kiindulás:

D  f cos   sin  .

Mindkét oldalt négyzetre emelve

D2  f 2 cos2   sin 2   2 f cos  sin  . Figyelembe véve, hogy

f cos   D  sin  , 27

27


cos 2   1  sin 2 

DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége

Az (1)-jelű egyenlet a következő alakot ölti:

D2  f 2 1  sin 2    sin 2   2  D  sin   sin  A kijelölt műveleteket elvégezve 2 2 2 2 1  f sin   2 D sin   D  f  0,  

Figyelembe véve, hogy D és f értéke valós és f < D < 1 a kapaszkodóképesség pontos képlete:

sin   28

28


D f

f 2  1  D2 . 2 1 f

DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége A motor ill. a hajtómű paramétereit úgy kell megválasztani, hogy a jármű a rendeltetésszerű használat során előforduló emelkedőket le tudja küzdeni!

Általában: autópálya, síkvidék 3…4%; hegyvidék 5…7% alárendelt útvonal 10…12% ritkán 25…33%

29

29


DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége

30

30


JÁRMŰDINAMIKA

KERÉKTELJESÍTMÉNY -DIAGRAM

31

31


KERÉKTELJESÍTMÉNY DIAGRAM

Bizonyos járműdinamikai feladatoknál (pl. k0 dinamikai szerepe) célszerű az alkalmazása. A gépjármű mozgásegyenlete (erőegyensúly):

F  F  Fw  FT  0. A gépjármű mozgásegyenlete (teljesítményegyensúly):

FV  F V  FwV  FTV  0. Ez utóbbi teljesítményalakban:

Pk  P  Pw  PT  0, 32

ahol: Pk - a kerékteljesítmény. 32



A kerékteljesítmény; kW,

Pk  Pmme ch , a motorteljesítmény; kW, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka.

ahol: Pm -

Az útellenállás; kW

G  f cos   sin   P  V. 3600 A légellenállás; kW 33

33


kw AV 3 kw AV 3 Pw   . 3 3 3 3, 6 10 44, 6 10


A gyorsítási ellenállás; kW



dV V g dt PT  , 3600 G

ahol: G - a gépjármű súlya; N, V - a gépjármű sebessége; km/h, g = 9.81 m/s2 - a nehézségi gyorsulás.

A34jármű dinamikája a kerékteljesítmény-diagrammal is elemezhető! 34


KERÉKTELJESÍTMÉNY DIAGRAM A teljesítmény-diagram ábrázolása

35

35


JÁRMŰDINAMIKA

GYORSULÁSDIAGRAM

36

36


GYORSULÁSDIAGRAM

A gyorsulásdiagramról leolvasható az adott fokozatban az adott sebességhez tartozó gyorsító képesség . Kiindulási pont, a gépjármű mozgásegyenlete.

F  F  Fw  FT  0. Némi átalakítást elvégezve:

F  Fw F  FT  G G A megfelelő paraméterek behelyettesítésével

37

37


D  

 dV g dt

.

GYORSULÁSDIAGRAM Ez utóbbit átalakítva nyerjük a jármű gyorsulásegyenletét:

dV g   D   dt  ahol: D - a dinamikai tényező,

Y - az útellenállási tényező, g = 9,81 m/s2 - a nehézségi gyorsulás,

 - a forgó tömegeket figyelembe vevő tényező.

Mechanikus hajtómű esetében

  1   1   2 kö2 , ahol: 1 - a járműkerekek forgó tömegét figyelembe vevő tényező, 38

2 - a motor forgó tömegét figyelembe vevő tényező, kö - hajtómű nyomatékmódosítása.

38


GYORSULÁSDIAGRAM

Mechanikus hajtómű esetén a gyorsulásdiagram hasonlít a dinamikai karakterisztikára.

39

39


GYORSULÁSDIAGRAM Jellegzetes haszonjármű gyorsulásdiagram

Második fokozatban jobb a jármű gyorsítóképessége mint elsőben. 40

40


Korábbi adatok

Egyes budapesti forgalomban résztvevő villamosok gyorsulása •TATRA

amax = 1,3 m/s2

•GANZ

amax = 1,0 m/s2

41

41


JÁRMŰDINAMIKA

IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM

42

42


IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Grafo-analitikus módszer

dV a dt

1  dt  dV . a Vx -re t 

Felgyorsítási idő V0

1/a diagram alatti elemi terület:

1   dV 3, 6cb a

mm2 ,

ahol: c - a sebesség léptéke, 1km/h  c mm, 1m/s 43

43




3.6·c mm

b - a gyorsulás reciproknak léptéke 1 s2/m  b mm.

Vx

1 V a dV . 0

(1)


(1) képletet átalakítva a felgyorsítási idő Vi -ről Vi+1 sebességre,

 1  dV  dt s. 3, 6cb a

Felgyorsításhoz szükséges t-idő, V0-ról, Vx-sebességre

t

44

44


1   , s. dV  a 3, 6cb V0

Vx

IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Hasonló módon szerkeszthető meg az S=f(V) útdiagram is

dS  Vdt.

Elemi úthossz:

V0 -ról Vx -sebességre való felgyorsításhoz szükséges úthossz:

A t=(V) görbe grafikus integrálásával nyerhető elemi terület:

'  Vdt 3,6c  n, mm2 ,

ahol: c - a sebesség léptéke,

 n mm. n - az időlépték; 1s

Vi -ről Vi+1 sebességre való felgyorsításhoz szükséges úthossz:

  Vdt  ds, m. 3, 6cn

A felgyorsításhoz (V0-ról Vx sebességre) szükséges úthossz: tx

45

S t0

45


  Vdt  , 3, 6cn

m.

IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Optimális sebességváltási pontok „A” és „B”

I.-ből II.-ba

V1-nél

II.-ből III.-ba

V2,nél

Optimális váltás = minimális görbe alatti terület 46 46


IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Tényleges idő- és útdiagram A tényleges idő-, útdiagram figyelembe veszi a váltáskor bekövetkező „sebességesést” is.

47

47


IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Fokozatváltáskor bekövetkező sebességvesztés meghatározása Kiindulási egyenlet:

V g   D   t 

Figyelembe véve, hogy váltáskor, D=0

ahol: tk  t ,

V 

g tk



a sebességváltáshoz szükséges idő.

A sebességváltás alatt megtett út:

S  Vmax  0,5V  tk , ahol: Vmax - az előző fokozatban elért maximális sebesség 48

48


,


49

49


IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Korszerű benzines személygépkocsik gyorsulási viszonyai No

50

50

Típus

Pmax Le

T0-100 s

V MAX K/h

1 Dewoo Matiz

51

17,0

144

2 Fiat Seicento

55

14,5

150

3 Nissan Micra 1.4

82

11,9

170

4 Skoda Fabia 1.4 16V

75

13,8

167

5 Toyota Yaris 1.3

86

12,1

175

6 Toyota Corolla 1.4

97

11,8

185

7 Volkswagen Lupo 1.4 16V

100

10,0

188

8 BMW 320i

170

8,3

226

9 Audi A3 1.8T

180

8,2

217

354

5,2

250

10 Mercedes C32 AMG


IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Dízel üzemű személygépkocsik gyorsulási viszonyai No

Típus

T0-100 s

V MAX K/h

1 Nissan Micra 1.5D

58

18,7

146

2 Opel Astra 2.0 DI 16V

75

15,5

170

3 Mercedes 160 CDI

75

15,1

162

4 Audi 1.2 TDI

61

14,9

168

5 Ford Fiesta 1.4 TDCI

68

14,8

164

6 Peugeot 307 2.0 HDi

90

13,8

179

7 Fiat Punto 1.9 JDT

80

12,2

170

8 Renault Megane 1.9 DCi

102

11,5

188

9 Toyota Avensis 2.0 D-4D

110

11,4

195

180

8,8

227

10 Audi A8 2.5 TDi 51

51

Pmax Le


JÁRMŰDINAMIKA

JÁRMŰDINAMIKAI KÖVETELMÉNYEK

52

52


JÁRMŰDINAMIKAI KÖVETELMÉNYEK A gépjárművel szemben támasztott dinamikai követelmények

• Vmax-max. sebesség • Dmax • DV • Df • P/m • t100

• tx-y • t1000

53

53


   

  

I. fokozat

Vmax felső fok. max. érték fajl. telj. kW/t 0- ról 100 km/h -ra Vx-ről Vy-ra S = 1000 m


54

54



55

55



56

56


JÁRMŰDINAMIKA

A MOTORKARAKTERISZTIKA MEGVÁLSZTÁSA

57

57


A MOTORKARAKTERISZTIKA MEGVÁLSZTÁSA Járműdinamikai szempontok figyelembevételével Adott Vmax , DV és Df - ből indulunk ki.

A szükséges max. motorteljesítmény:

Pe max

2   Vmax kw AVmax  G  ,  13 3600    me ch

Ismert képlet a karakterisztika pontjainak számításához: 2 3  n      n n e e e Pe  Pe max  A1  A2       .  nP  nP   nP  

Mechanikus hajtómű esetén

58

58


ne Ve  , nP VP

kW


Az előbbi figyelembe vételével 2 3  V     Ve Ve  e Pe  Pe max  A1  A2       .  VP  VP   VP  

A karakterisztikának biztosítani kell az adott Df-t. Ezt le kell ellenőrizni! A dinamikai tényező ismert egyenlete:

D

A vonóerő a motorteljesítményből számolva:

Ez utóbbit figyelembe véve: 59

F  Fw . G 3600 Peme ch F . V

1  Pe 3600me ch kw AV 2  D   . G V 13 

Ha az előbbi képlettel számolt Dmax > adott Df , akkor OK. 59



Ha az előbbi képlettel számolt Dmax < adott Df , akkor az adott Df -ből kell kiindulni: Pf 

Vf 3600me ch

 kw AV f2  GD f  . 13  

Pf ismeretében a maximális motorteljesítmény már meghatározható: Pe max 

Pf V A1  f  VP

2

  Vf   Vf   A     2 V   P   VP 

3

.

Pmax-t ismerve a teljesítménygörbe pontjai az előzőkben ismertetett 60 módon már meghatározhatók. 60


JÁRMŰDINAMIKA

A HAJTOTT HÍD NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSÁNAK MEGVÁLASZTÁSA

61

61


A HAJTOTT HÍD NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA

A hajtott híd nyomatékmódosításának (k0) járműdinamikai szerepe

Csak k0 változott.

Megállapítások:  k0 hatása minden fokozatban jelentkezik  Vmax ha (PY  Pw) = Pkmax

62

62



k0 megválasztása városi autóbuszoknál

k0 > mint az optimális Vmax < V kisebb az optimálisnál

Javul a jármű gyorsítóképessége.

63

63



k0 - meghatározása nagy teljesítménydotációval rendelkező: sport-, versenyautóknál személygépkocsiknál távolsági autóbuszoknál ks = 1 (feltételezve)

k0  0,377

rnP , VP

ahol: r - a gumiabroncs gördülési sugara,

nP - a maximális motorteljesítményhez tartozó motorfordulatszám, VP - a motor maximális teljesítménye alapján elérhető végsebesség.

Egyéb esetekben a gyorsítóképesség javítása céljából

64

k0  (1,1...1, 2)k0opt ,

ahol: k0opt - a VP -hez tartozó optimális nyomatékmódosítás 64


JÁRMŰDINAMIKA

A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA

65

65


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA

Sebességváltásra szükség van: ha nő az útellenállás, ha gyorsítunk, ha kisebb sebességgel akarunk haladni, ha a motorfék hatásosságát akarjuk növelni.

Az első fokozat nyomatékmódosításának (k1) megválasztása: a maximális kapaszkodóképesség alapján, a minimális stabil sebesség alapján.

66

66


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján Kiindulási feltételek A maximális emelkedő legyőzésekor: • V = const és kicsi, • FT = 0, • Fw = 0. A módosult mozgásegyenlet:

F  F  0.

Adott Y- útellenállás legyőzéséhez szükséges, hogy,

Az előbbi képletet behelyettesítve: 67

M e max k0 k1me ch  G max , r

ahol: Ymax - a legyőzendő maximális útellenállás 67


F  F .

A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján Mint ismertes,

 max  f cos  max  sin  max ,

ahol: f - a gördülési ellenállási tényező, max - a leküzdendő maximális emelkedő. Az első fokozat keresett nyomatékmódosítása: k1  - a jármű súlya, Ymax - a leküzdendő maximális útellenállás, r - a gumiabroncs gördülési sugara, Memax - a maximális motornyomaték, k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka.

ahol: G

68

68


G max r , M e max k0me ch

A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján Ha k1 túlságosan nagy a hajtott kerekek kipöröghetnek A kipörgés megelőzésének feltétele:

F  F ,

ahol: F - a motor által kifejtett vonóerő, F - a tapadás által biztosított vonóerő Az előbbi egyenletet behelyettesítve:

M e max k0 k1me ch  m2G2 , r

ahol: G2 - a hátsó tengelyterhelés (hátsókerékhajtás) m2 = 1,1…1,3 - a gyorsításkor bekövetkező átterhelődés, m1 = 0,7…0,9,  - a tapadási tényező. 69

69


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján A kerékkipörgés által behatárolt nyomatékmódosítás:

k1 

m2G2 r . M e max k0me ch

k1 - értéktartománya:

G max r m2G2  k1  . M e max k0me ch M e max k0me ch 70

70


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k1 megválasztása a minimális stabil sebesség alapján

nM r k1  0,377 , Vmin k0 ahol: nM - a maximális motornyomatékhoz tartozó motorfordulatszám; min-1, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m, Vmin - a minimális stabil sebesség; km/h, k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása.

71

71


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A kimélőfokozat (kf < 1) járműdinamikai szerepe Direkt kapcsolású sebességváltók esetében általában kf=1 Hatásfok szempontjából kedvező Sík úton nagysebesség mellett kedvezőtlen nagy motor fordulatszám. Kímélőfokozat (kf < 1) előnyei: hosszabb motorélettartam kisebb motorfordulatszám kedvezőbb tüzelőanyag-fogyasztás kisebb zaj

A kimélőfokozat szokásos értékei: 0,69…0,82 A hajtott híd módosításának (k0) célszerű megválasztásával is elérhető ugyanez az eredmény.

72

72


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltó módosításainak járműdinamikai szerepe Feltételezés: A jármű sebessége a váltás folyamán állandó. Maximális gyorsítóképesség = Pmmax - melletti üzemeltetés A fokozatszám növelésének előnyei:  javul a gyorsítóképesség  csökkenthető a tüzelőanyag-fogyasztás  emelkedik az átlagsebesség A fokozatszám növelésének hátrányai: bonyolultabb, nehezebb, drágább konstrukció növekszik a váltáskor fellépő sebességvesztés nehezebb kezelhetőség A fokozatszám szokásos értékei: személygépkocsi 4…5 73 tgk, távolsági autóbusz 5…6 kamionoknál gyakran felezőt használnak 73


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltó módosításainak járműdinamikai szerepe

A sebességváltás folyamata 3 ill. 5 fokozatú sebességváltóval 74

74


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltó módosításainak járműdinamikai szerepe Több fokozat = kedvezőbb dinamika és tüzelőanyag-fogyasztás

75

75

2012.09.07.

A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA Személygépkocsik sebességváltóinak fokozatszáma fokozatszámaSzemélygépkocsik sebességváltóinak Motor Fokozatok N Jármű típus o fokozatszáma Teljesítmény kW(LE) száma

76

1

Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo

51 (70)

5

2

Lancia Ypsilon 1.4 16V Platino

70 (95)

5

3

Smart Forfour 1.5 Passion

80 (109)

6

4

Ford Focus 1.6 16V

84 (115)

5

5

Renault Mégane CR 1.9 DCI

88 (120)

6

6

Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA

96 (130)

6

7

Peugeot 407 2.0 HDI

100 (136)

6

8

Ford Fiesta

110 (150)

5

9

BMW 120 i

110 (150)

6

10

Mercedes SLK 200 Kompressor

120 (163)

5

11

Peugeot 307 CC 180 Sport

130 (180)

5

12

Mercedes E240 T 4 Matic

130 (180)

5

13

Audi A6 V6 TDI Qattro

165 (225)

6

76 Mazda RX-8 14

170 (231)

6

15

183 (249)

6

Lexus GS 300


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása Cél: Maximális gyorsítóképesség

Kiindulási feltételek: Fokozatváltáskor a járműsebesség változatlan Az első fokozat módosítása (k1) adott A legfelsőbb fokozat módosítása kf = 1 A feladat teljesítésekor követendő szempont: Nagyobb motorteljesítmény melletti gyorsítás A feladat megoldása: • gyorsítás minden fokozatban n0 -ról nP -fordulatszámra 77

77


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása

Pe

Fűrészdiagram mint segédeszköz

78

78

n0


nP

A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása A jármű végsebessége I. fokozatban:

Ugyanez a sebesség II. fokozatban:

Mivel VIm ax  VIm ax ,

0,377

VIm ax  0,377

rnP . k0 k I

VIm ax  0,377

rn0 . k0 kII

rn rnP  0,377 0 , k0 k I k0 k II

Az előbbit figyelembe véve a két módosítás viszonya:

A többi79fokozatra is alkalmazva:

79


k II n0  . k I nP

k kII kIII kIV     n  q  const. kI kII k III kn1

A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása A módosítások a geometriai sorozat elve alapján növekednek:

kI ; kII  kI q; kIII  kI q 2 ; kIV  kI q3 ...kn  kI q n1. A legfelső fokozatot direktnek (kn=1) feltételezve

Ezen kifejezésből :

1 q  n 1 . kI

kn  kI q n1 , -

q  k1

1 n-1

A közbeeső m- dik fokozat módosítása az előbbiek figyelembe vételével

km  kI q m1  kI kI



m 1 n 1

 kI

nm n 1

,

azaz

km  n1 kInm ,

ahol: km80- a keresett m-dik fokozat módosítása; n- a direkt fokozat sorszáma; m - a meghatározandó fokozat sorszáma; kI - az első fokozat módosítása. 80


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása Haszonjárművek üzemeltetésének sajátosságai: sík úton II. fokozatban való indítás I. fokozat általában csak emelkedőknél van bekapcsolva Az előbbiek figyelembevételével az I. és a II. fokozat közötti ugrás nagyobb lehet felfelé sűríteni a fokozatokat

kn 1 kI k II k III    ... . kII kIII kIV kn

81

81

Eredmény: kedvezőbb üzemeltetési feltételek.


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása

LANCIA YPSILON 1.4 16V PLATINO Motorkarakterisztikája és fűrészdiagramja

82

82


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása MERCEDES E240 T 4MATIC Motorkarakterisztikája és fűrészdiagramja

83

83


A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA Személygépkocsi sebességváltóművek fokozati lépcsői N o

84

Jármű típus

Fokozati lépcsők

Motor Teljesítmény kW(LE)

I/II

II/III

III/IV

IV/V

V/VI

1

Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo

51 (70)

1,90

1,50

1,38

1,25

2

Lancia Ypsilon 1.4 16V Platino

70 (95)

1,81

1,46

1,32

1,25

3

Smart Forfour 1.5 Passion

80 (109)

1,61

1,52

1,34

1,24

4

Ford Focus 1.6 16V

84 (115)

1,76

1,44

1,31

1,23

5

Renault Mégane CR 1.9 DCI

88 (120)

1,76

1,50

1,40

1,29

1,22

6

Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA

96 (130)

1,55

1,46

1,38

0,91

1,27

7

Peugeot 407 2.0 HDI

100 (136)

1,92

1,59

1,40

1,23

1,23

8

Ford Fiesta

110 (150)

1,76

1,44

1,28

1,26

9

BMW 120 i

110 (150)

1,76

1,48

1,35

1,23

10

Mercedes SLK 200 Kompressor

120 (163)

1,63

1,62

1,49

1,20

11

Peugeot 307 CC 180 Sport

130 (180)

1,56

1,37

1,29

1,22

12

Mercedes E240 T 4 Matic

130 (180)

1,63

1,62

1,49

1,20

13

Audi A6 V6 TDI Qattro

165 (225)

1,78

1,54

1,33

1,32

1,25

14

Mazda RX-8

170 (231)

1,66

1,38

1,39

1,19

1,19

84


1,19

1,18

A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A motorregulátor alkalmazásának járműdinamikai szerepe

A motorkarakterisztikát a teljes

terhelés és az ellenállások figyelembevételével veszik fel. Haszonjárműveknél a teljes ter-

helésű és az üres jármű ellenállása között nagy a különbség. A végsebesség között is igen nagy a különbség. Sebességkorlátozás a motor leszabályozásával. 85

85


JÁRMŰDINAMIKA

JÁRMŰDINAMIKA HIDRODINAMIKUS TENGELYKAPCSOLÓVAL

86

86


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló erőhatásai

87

87


Forrás: Dr. Lévai Zoltán

JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló paraméterei

Jelölések: D

Msz - a szivattyúkerék nyomatéka, nsz - a szivattyúkerék fordulatszáma, MT - a turbinakerék nyomatéka, nT - a turbinakerék fordulatszáma,

Szivattyúkerék

88

88

Turbinakerék

D - a névleges átmérő

A hidrodinamikus tengelykapcsoló nyomatékot nem módosít!


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló paraméterei iH 

Hidraulikus áttétel:

Hidraulikus hatásfok:  H 

Átvihető nyomaték:

89

89

nT . nSZ

PT M  n  T T  T  T  iH , PSZ SZ M SZ SZ nSZ

2 M SZ  M T   D5nSZ ,

ahol: PT - a turbinakeréken lévő teljesítmény, PSZ - a szivattyúkeréken lévő teljesítmény,   a folyadék fajsúlya,   az un. Mérettényező, nSZ - a szivattyúkerék fordulatszáma, D - a névleges átmérő.


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló karakterisztikái Méretnélküli karakterisztika

A karakterisztika lehet • 1- rugalmas • 2 - rugalmatlan • 3 - degresszív

90

90


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Seprűdiagram A hidrodinamikus tengelykapcsoló által átvihető nyomaték: 2 M SZ  M m   D5nSZ ,

Adott iH mellett   =állandó Azaz D5 = állandó. Így az átvihető nyomaték a fordulatszám függvényében egy másodfokú parabola szerint változik. Minden iH - hoz tartozik egy görbe azaz egy „seprűszál”. A seprűdiagramról három összetartozó érték olvasható le: iH - hidraulikus áttétel nSZ - a szivattyúkerék (motor) fordulatszáma MSZ - az átvihető nyomaték 91

91


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL

A méretnélküli karakterisztika szerint megkülönböztetünk: „rugalmas”, „rugalmatlan és „degresszív seprűdiagramot. Rugalmas karakterisztikájú tengelykapcsoló seprűdiagramja

Lehetővé teszi a motor rugalmasságának kihasználását szélesebb teljesítménytartomány igénybevételét.

92

92


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Rugalmatlan karakterisztikájú tengelykapcsoló seprűdiagramja

Főbb jellemzői:  több iH-hoz azonos  , illetve, azonos seprűág tartozik  egy bizonyos tartományon belül nm és Mm állandó

Hátrányok: nem használja ki a motor rugalmasságát 93 nagyobb üzemi fordulatszám, zajszint és tüzelőanyag-fogyasztás 93


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Degresszív karakterisztikájú tengelykapcsoló seprűdiagramja

Főbb jellemzője: a seprű ágai először balra majd jobbra tolódnak el nSZ és MSZ először növekszik majd csökken

94

94



A degresszív karakterisztika előnyei: kisebb üresjárati nü és Mü kisebb üresjárati olajkavarási vesztesség és tüzelőanyag fogyasztás

95

95


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Hidraulikus hatásfok Korábbi ismereteink alapján:

H  iH .

A sebesség függvényében ábrázolva:

Meghatározható a seprűdiagramot felhasználva az alábbi összefüggéssel

V  0,377

rnm iH . k0 k s

Kedvezőtlen hidraulikus hatásfok indításnál.

A hajtómű összhatásfoka: 96

96


ö  me chH

JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A HD tengelykapcsoló megválasztásának főbb szempontjai 1.) A karakterisztika megválasztása: lehetőleg rugalmas karakterisztika legyen

2.) Az átmérő megválasztása:

M m max D5 , 2  max nM ahol: D - a tengelykapcsoló névleges átmérője, Mmmax - a maximális motornyomaték, nM - a maximális motornyomatékhoz tartozó motorfordulatszám,   max - e tényezők szorzatának maximális értéke. 97

97


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A seprűdiagram nagyon érzékeny a D - átmérőre

Túl nagy átmérő: seprűdiagram balra lefullad a motor 98

98


Túl kicsi az átmérő: seprűdiagram jobbra rossz hidraulikus hatásfok

JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Előzetes ellenőrzés: megszerkeszteni a seprűdiagram iH = 0 és iH = 0,97 -nek megfelelő ágát ha a két ág metszi a nyomatéki görbét akkor a karakterisztika megfelelő, egyébként más átmérőt ill. karakterisztikát kell választani.

99

99


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Járműdinamikai számítások hidrodinamikus tengelykapcsolóval 1) Megszerkesztjük a seprűdiagramot 2) A seprűdiagramról meghatározzuk iH , nm, Mm összetartozó értékeit 3) Az összetartozó értékeket felhasználva kiszámítjuk a különböző karakterisztikák alábbi paramétereit.

A járműsebesség:

V  0,377

rnm iH , k0 k s

ahol: V - a járműsebesség; km/h, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m, nm - a motorfordulatszám; min-1, iH - a hidraulikus áttétel, ks - a sebességváltómű nyomatékmódosítása, 100 k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása,

100



Vonóerő:

M m k0 ksme ch F , r

ahol: Mm - a motornyomaték; Nm, k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, ks - a sebességváltómű nyomatékmódosítása, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m.

A hidraulikus teljesítményveszteség nem vonóerőben hanem sebességveszteségben jelentkezik. (P=F·V) Légellenállás:

kw AV 2 Fw  , 13

ahol: kw - a légellenállási tényező, 101 A - a jármű homlokfelülete; m2, V - a jármű sebessége; km/h. 101



A dinamikai tényező:

F  Fw D , G

ahol: F - a vonóerő; N, Fw - a légellenállás; N, G - a jármű súlya; N.

A gyorsulásdiagram:

a   D  

g



,

ahol: D - a dinamikai tényező, Y - az útellenállási tényező, g = 9,81 m/s2 - a nehézségi gyorsulás, a - a gépjármű gyorsulása; m/s2, 102  - a forgó tömegek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező. 102



A forgó tömegek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező:

  1   1   2 kö

dnm , dnk

ahol: 1 - a járműkerekek forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező, 2 - a motor forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező, kö - a hajtómű nyomatékmódosítása, nm - a motor fordulatszáma, nk - a járműkerék fordulatszáma.

103

dnm dnk

differenciálhányados nem állandó



1)

dnm dnk

meghatározásához meg rajzolni az

nm  f  nk  függvényt.

2) Az aktuális ponthoz érintőt kell

húzni. 3)

dnm  tg  . dnk

Az idő- és útdiagram meghatározása a korábban ismertetett grafoanalitikus módszerrel történik. 104

104

nk 

2012.09.07.

nmiH . kö

JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Kézi számítás esetén célszerű táblázatos formát alkalmazni

105


JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Vonóerő-diagramok összehasonlítása

hidrodinamikus tengelykapcsoló

106

106


mechanikus

JÁRMŰDINAMIKA

JÁRMŰDINAMIKA HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓVAL

107

107


HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ

A HD. nyomatékváltó alkalmazásának célja: sima indítás és sebességváltás, egyszerűbb kezelhetőség, automatizálhatóság.

A HD. nyomatékváltó főbb jellemzői: nyomatékot módosít,

az áttétel nem reciproka a módosításnak.

108

108


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Hidrodinamikus nyomatékváltó

Elvi vázlat 109

109


Lapátkoszorúk Lézó grafika

HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Hidrodinamikus nyomatékváltó beépítése

110

110


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó elvi vázlata

Sz - a szivattyúkerék, D

T

- a turbinakerék,

V

- a vezetőkerék,

nsz - a szivattyúkerék fordulatszáma, Msz - a szivattyúkerék nyomatéka, nT - a turbinakerék fordulatszáma, MT - a turbinakerék nyomatéka. D 111


- a HD nyomatékváltó név. átmérője

HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó paraméterei Hidraulikus áttétel:

Hidraulikus nyomatékmódosítás:

iH 

nT . nsz

kH 

MT . M sz

PT M   T T  k H iH . Psz M szsz

Hidraulikus hatásfok:

H 

Átvihető nyomaték:

M sz  sz D5 nsz2 ;

ahol:  - a folyadék fajsúlya;

M sz   g sz D5 nsz2 ,

sz - a szivattyúkerék mérettényezője;

 - a folyadék sűrűsége;

D - a névleges átmérő;

g a nehézségi gyorsulás;

nsz - a szivattyúkerék fordulatszáma.

112


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó karakterisztikái

Háromfajta karakterisztika létezik:  méretnélküli (belső) karakterisztika,  un. seprűdiagram,  külső (kimenő) karakterisztika.

113

113


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó méretnélküli karakterisztikája A méretnélküli karakterisztika összetevői:

kH  f  iH  ; sz  f   iH  ; H  f   iH  . A méretnélküli karakterisztika lehet:  rugalmas (folytonos vonal),  rugalmatlan (szaggatott vonal).

p

Rugalmassági tényező:

ahol:

114

sz  n

0

sz  k

1

T

H

sz n

0

- a szivattyúkerék mérettényezője, álló turbinakeréknél

sz k

1

- a szivattyúkerék mérettényezője kH= 1 - nél

T

H

p = 1 - rugalmatlan;

p = 1,1…1,2 - kevésbé rugalmas;


,

p >1,2 - rugalmas.

HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Seprűdiagram Hasonlít a hidrodinamikus tengelykapcsoló seprűdiagramjára.

Leolvashatók a motor és a nyomatékváltó közös munkapontjai. Választ ad arra, hogy mekkora Msz=Mm-t milyen iH és nsz mellett visz át.

115

115

A rugalmas karakterisztika a kedvező, de kis kH - t biztosít.


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Kimenő (külső) karakterisztika

nsz  f  nT  ; M sz  f   nT  ; M T  f   nT  ; H    nT  .

116


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A kimenő karakterisztika meghatározása méretnélküli karakterisztika, seprűdiagram alapján, és számítással

Ha 117 k H  1

Rohamosan romlik a hidraulikus hatásfok.


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Direkt kapcsolású hidrodinamikus nyomatékváltó (ATKINSON)

kH =1 pontban a váltó rövidrezár.

A hatásfok hirtelen megugrik. A járműsebesség változatlan.

A motor fordulatszáma csökken. A motor nyomatéka megnő. 118

Elterjedten használatos fokozaton kívül. Pl. a negyedik- tisztán mech. fokozat.


HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Komplex (hidraulikus tengelykapcsoló üzemű) HD. nyom. váltó (ZF) A kritikus pontban, (kH=1),  a szabadonfutón lévő vezetőkerék forogni kezd,  a nyomatékváltó a továbbiakban HD. tengelykapcsolóként üzemel.  A hidraulikus hatásfok a tubina-

kerék fordulatszámával együtt növekszik. 119

119


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Un. Prága típ. HD nyomatékváltó méretnélküli karakterisztika

Tengelykapcsoló üzem

120

120


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Teljesítmény elágazásos HD. Nyomatékváltó (VOITH— DIWA)

121

DIWA fokozatban a teljesítmény egyre nagyobb része, a mechanikus ágon keresztül adódik át.


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Teljesítményleágazásos hidrodinamikus nyomatékváltó Méretnélküli karakterisztika

122


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A HD nyomatékváltó megválasztásának szempontjai

123


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A HD nyomatékváltó megválasztásának szempontjai Dönteni kell a méretnélküli karakterisztikát illetően. Gazdasági és műszaki szempontok figyelembevételével ki kell választani a megfelelő konstrukciót. Meg kell választani a névleges átmérőt.

M sz D5 , 2 sz nsz ahol: 

124

- a folyadék fajsúlya, sz - a mérettényező iH = 0 - hoz tartozó értéke, nsz - a szivattyúkerék fordulatszáma, ahol a seprűdiagram iH = 0 -hoz tartozó ága metszi a motor nyomatéki görbéjét, Msz - a szivattyúkeréknek (motor) az a nyomatékértéke, melynél a seprűdiagram iH=0 -hoz tartozó ága metszi a motor nyomatéki görbéjét.


HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A HD nyomatékváltó megválasztásának szempontjai A szivattyúkerék fordulatszámának (nsz) megválasztásánál a motor típusából és a méretnélküli karakterisztika jellegéből szokás kiindulni. Kevésbé rugalmas méretnélküli karakterisztika esetén, dízelmotorral szerelt városi autóbuszoknál, tehergépkocsiknál.

nsz   0,75...0,85 nP . Rugalmas karakterisztikájú HD. Nyomatékváltóval szerelt személygépkocsiknál:

nsz   0,3...0, 45 nP . 125

125

Ahol: nP - a maximális teljesítményhez tartozó motorfordulatszám.


HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A HD. nyomatékváltót kiegészítő mechanikus hajtómű A nyomatékmódosítások meghatározása A HD. Nyomatékváltó által átfogott módosítási tartomány viszonylag kicsi, ezért, a szükséges kapaszkodóképesség-, és a jó hatásfokú tartományban való üzemeltetés biztosítása érdekében ki szokták egészíteni,  személygépkocsiknál 2…3,  tehergépkocsiknál 4…6,  autóbuszoknál 2…5 fokozatú mechanikus hajtóművel. A kiegészítő, első fokozat megválasztása: km1 

k1 k H 80

,

ahol: k1 - az első fokozat járműdinamikai szempontból szükséges módosítása, kH80 - a HD. nyomatékváltó módosítása 80%-s hidraulikus hatásfoknál, km1 - a szükséges mechanikus módosítás max. értéke. 126

A mechanikus részfokozatot, járműdinamika szempontok szerint kell megválasztani.


HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ IKARUS 200-as tip. autóbuszok HD. váltóinak nyomatékmódosításai ZF-4HP-50 • Négyfokozatú komplex, • k1 = kH·km1·km2 = 8,23 - hidromechanikus , • k2 = kH·km1 = 4,82 - hidromechanikus, • k3 = km1 = 1,42 - mechanikus, • k4 = 1,00 - mechanikus.

VOITH-DIWA D 863 • Háromfokozatú, teljesítmény-elágazásos, • k1 = 5,50 - hidromechanikus, • k2 = 1,36 - mechanikus, • k3 = 1,00 - mechanikus. 127


HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Járműdinamikai számítások hidromechanikus nyomatékváltóval 1) A méretnélküli- és a motorkarakterisztika alapján megszerkesztjük a seprűdiagramot. 2) A méretnélküli- és a seprűdiagram felhasználásával elkészítjük a kimenő-karakterisztikát. 3) A kimenő-karakterisztikáról meghatározzuk nt ; nsz; Msz; Mt összetarttozó értékeit. 4) Az összetartozó értékeket felhasználva meghatározzuk a dinamikai számítás alábbi paramétereit: Hidraulikus nyomatékmódosítás (a gyorsulás számításhoz kell): ahol: Mt - a turbinakerék nyomatéka, 128 Msz - a szivattyúkerék nyomatéka.


kH 

Mt , M sz


Járműsebesség:

V  0,377

rnt , k0 k m

ahol: V - a járműsebesség; km/h, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m, nt - a turbinakerék fordulatszáma; min-1, nsz - a szivattyúkerék fordulatszáma, k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, km - a kiegészítő mechanikus nyomatékmódosítás.

Vonóerő:

F

M t k0 kmme ch , r

ahol: F - a vonóerő; N, Mt - a turbinakerék nyomatéka; Nm, 129 mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka. 129 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus


Légellenállás:

kw AV 2 Fw  , 13

ahol: kw - a légellenállási tényező, A - a gépjármű homlokfelülete; m2, V - a járműsebesség; km/h.

Dinamikai tényező:

F  Fw D , G

ahol: D - a dinamikai tényező; N/N, F - a vonóerő; N, FW - a légellenállás; N, 130 G - a jármű súlya; N. 130



A gyorsulásdiagramhoz szükséges

dnsz dnt

meghatározását

a kimenő karakterisztikát felhasználva végezhetjük el. A gyorsulásdiagramhoz szükséges  tényező: 2 2 Ik I1kH kme  dn I k ch me ch sz t me chme ch   1  2   , mr mr 2 dnt mr 2

(1)

ahol: Ik - a járműkerék tehetetlenségi nyomatéka; kgm2, I1 - a motor-, +a szivattyúkerék forgó tömegei tehet. Nyomatéka; kgm2, It - a turbinakerék tehetetlenségi nyomatéka; kgm2, m - a jármű tömege; kg, kH - a hidraulikus nyomatékmódosítás, hmech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, n - a szivattyúkerék fordulatszáma; min-1, 131 sz nt - a turbinakerék fordulatszáma; min-1. 131 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus


2   1, 04  0, 03kmö kH

Empirikus képlet:

dnsz , dnt

ahol: kmö - a kiegészítő mechanikus váltórész nyomatékmódosítása.

Gyorsulás:

a   D  

g



,

ahol: a - a gyorsulás; m/s2, D - a dinamikai tényező; N/N, Y - az útellenállási tényező, g - a nehézségi gyorsulás,   a forgó tömegek tehetetlenségi tömegeit figyelembe vevő tényező.

Idő 132 - útdiagram:

A már ismertetett grafoanalitikus módszerrel meghatározható.


HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Kézszámítás esetén célszerű táblázatos formát alkalmazni.

(1) 133



Háromfokozatú hidromechanikus váltóval szerelt városi autóbusz vonóerő- és gyorsulásdiagramja

134

Mechanikus váltó


Hidromechanikus váltó

JÁRMŰMECHANIKA 2013 ERŐÁTVITEL TERVEZÉSE JÁRMŰMECHANIKA C. TÁRGYHOZ

Recommend Documents