JKL rendszerek
Közúti járművek szerkezeti felépítése Szabó Bálint
1
2016. 09. 19.
Közúti járművek szerkezeti felépítése Tartalom
• • • •
Bevezetés Járműdinamika Gépjárművek hajtásrendszerei Gépjármű fékrendszerek
2
2
2016. 09. 19.
Bevezetés
Jármű kategóriák a 1/1975. (II. 5.) KPM–BM együttes rendelet és a 5/1990. (IV. 12.) KöHÉM rendelet szerint Járművek alrendszerei
3
3
2016. 09. 19.
Bevezetés Járműkategóriák
4
4
2016. 09. 19.
Bevezetés Járműkategória definíciók •
„Jármű: közúti szállító- vagy vontató eszköz, ideértve az önjáró vagy vontatott munkagépet is.” – „Gépjármű: olyan jármű, amelyet beépített erőgép hajt. A mezőgazdasági vontató, a lassú jármű, a segédmotoros kerékpár és a villamos azonban nem minősül gépjárműnek.” • „Gépkocsi: olyan gépjármű, melynek négy vagy több kereke van; a négy kerekű motorkerékpár azonban nem gépkocsi.” – „Személygépkocsi: személyszállítás céljára készült olyan gépkocsi, amelyben - a vezető ülését is beleértve - legfeljebb 9 állandó ülőhely van.” – „Autóbusz: személyszállítás céljára készült, elektromos felsővezetékhez nem kötött olyan gépkocsi, amelyben - a vezető ülését is beleértve - kilencnél több állandó ülőhely van.” – „Trolibusz: elektromos felsővezetékhez kötött gépkocsi.” – „Vontató: pótkocsi vontatására készült, rakfelület nélküli gépkocsi.” – „Tehergépkocsi: a személygépkocsit, az autóbuszt, a trolibuszt és a vontatót kivéve minden gépkocsi.” – „Pótkocsi: olyan jármű, amely gépjárművel, mezőgazdasági vontatóval vagy lassú járművel történő vontatásra készült.”
5
Forrás: 1/1975. (II. 5.) KPM–BM együttes rendelet 5
2016. 09. 19.
Bevezetés Járműkategóriák A rendelet alkalmazásában a gépkocsik és a pótkocsik a következő járműkategóriák egyikébe sorolhatóak: • M kategória: személygépkocsik, autóbuszok és trolibuszok – M1 járműkategória: személygépkocsik, – M2 járműkategória: legfeljebb 5 t megengedett legnagyobb össztömegű autóbuszok, – M3 járműkategória: több, mint 5 t megengedett legnagyobb össztömegű autóbuszok és trolibuszok, • N kategória: tehergépkocsik és vontatók – N1 járműkategória: legfeljebb 3,5 t megengedett legnagyobb össztömegű tehergépkocsik és vontatók, – N2 járműkategória: több, mint 3,5 t, de legfeljebb 12 t megengedett legnagyobb össztömegű tehergépkocsik és vontatók, – N3 járműkategória: több, mint 12 t megengedett legnagyobb össztömegű tehergépkocsik és vontatók, • O kategória: pótkocsik – O1 járműkategória: legfeljebb 0,75 t megengedett legnagyobb össztömegű pótkocsik, – O2 járműkategória: több, mint 0,75 t, de legfeljebb 3,5 t megengedett legnagyobb össztömegű pótkocsik (a félpótkocsit is ideértve), – O3 járműkategória: több, mint 3,5 t, de legfeljebb 10 t megengedett legnagyobb össztömegű pótkocsik (a félpótkocsit is ide értve), 6 járműkategória: több, mint 10 t megengedett legnagyobb össztömegű pótkocsik. – O4 Forrás: 5/1990. (IV. 12.) KöHÉM rendelet 6
2016. 09. 19.
Szerkezeti felépítés A személygépkocsik fő alrendszerei Hajtásrendszer
Fékrendszer
Futómű
Kormányrendszer
Kocsitest
Villamos rendszer
Energiatárolók
Fékvezérlők
Kerék
Kormánymű
Alváz
Energia tárolás
Energia konverterek
Erőátviteli rendszer
Felfüggesztés
Kormánytrapéz
Felépítmény
Generátor
Nyomaték szabályozók
Kerékfék szerkezetek
Rugózási rendszer
Burkolati elemek
Világító- és fényjelző berendezések
Kerékhajtások
Elektronikus vezérlő rendszerek
Kommunikációs rendszerek
7
7
2016. 09. 19.
Fedélzeti elektronikus rendszerek
Járműdinamika
Alapok: koordináta rendszerek, mozgásformák Gumiabroncs Gépjárművek hosszirányú dinamikája Kerékátterhelődések Kanyarodás Rugózás 8
8
2016. 09. 19.
Járműdinamika Alapok: Koordináta-rendszerek
Gyakran alkalmazott koordináta rendszer
9
9
SAE koordináta rendszer
2016. 09. 19.
Járműdinamika Elemi mozgásformák •
•
•
Transzlációs mozgások: – x tengely menti: gyorsítás fékezés – y tengely menti: oldalazás, oldalkúszás – z tengely menti: rugózás, lengés Rotációs mozgások: – x tengely körüli: dőlés, billenés – y tengely körüli: bólintás – z tengely körüli: legyezés A jármű mozgásának azonban vannak kényszerfeltételei: – Szigorú kényszer: úttest – Feltételes kényszer: kerekek gördülése
10
10
2016. 09. 19.
Járműdinamika Mozgásformák •
•
•
Hosszirányú dinamika: – Hajtás: – Fékezés:
x tengely menti elmozdulás, bólintás x tengely menti elmozdulás, bólintás
Keresztirányú dinamika: – Kanyarodás:
x és y tengely menti elmozdulások, legyezés, dőlés
Vertikális dinamika: – Lengések:
z tengely menti elmozdulás, bólintás
11
11
2016. 09. 19.
Járműdinamika Gumiabroncs - Erők • •
A jármű mozgását a kerék és a talaj között ébredő erőkkel tudjuk szabályozni. Kerék-talaj kapcsolat részletes ismerete szükséges a jármű irányításához. Kerék és a talaj között ébredő erők: – Hosszirányú erő – Keresztirányú erő – Visszatérítő nyomaték – Normálerő
Járműdinamika szempontjából a hossz- és keresztirányú erők a lényegesek. Azonban ezek az erők korlátozva vannak a tapadás függvényében. Kétféle súrlódási tényezőt ismerünk: μ0 - tiszta nyugvó súrlódás μcs - tiszta csúszó súrlódás A gördülő kerékre egyik sem, hanem az ún. φ - tapadási tényező a jellemző. Csúszó súrlódás csak blokkoló 12 keréknél lép fel. 12
2016. 09. 19.
Fy Mz Fx
Fz
Járműdinamika Gumiabroncs – Hosszirányú dinamika •
A gumiabroncs tangenciális deformációja miatt a jármű sebessége eltér a kerék kerületi sebességétől, amit az ún. szlippel jellemzünk:
𝑣𝑗 − 𝑟𝜔 𝑠= 𝑣𝑗 •
ahol: – s: kerékszlip – vj: jármű sebessége – r: gördülési sugár (nyomatékmentes) – ω: kerék szögsebessége
13
13
2016. 09. 19.
Járműdinamika Gumiabroncs – Keresztirányú dinamika •
Oldalerő hatására a gumiabroncs deformálódik a haladási irány valamint a kerék középsíkja szöget zárnak be: ferdefutás
14
14
2016. 09. 19.
Járműdinamika Gumiabroncs – Tapadási kör
A maximális tapadást iránytól függetlenül egy körrel közelíthetjük: • Munkapont a körön belül: stabil 15 • Munkapont a körön kívül: instabil 15
2016. 09. 19.
Járműdinamika Súlypont •
•
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
16
16
2016. 09. 19.
𝑍2 𝑙1 = 𝑙 𝐺
𝑍1 𝑙2 = 𝑙 𝐺
𝑍𝑗 𝐵𝑏 = 𝐵 𝐺 𝑍𝑏 𝐵𝑗 = 𝐵 𝐺
Járműdinamika Hosszirányú dinamika – Hajtás Vonóerő:
𝑀𝑚𝑜𝑡 ∙ 𝑘ö ∙ 𝜂𝑚𝑒𝑐ℎ 𝐹= 𝑟 Emelkedési ellenállás: 𝐺𝑥 = 𝑚𝑔 sin 𝛼 Légellenállás: 1 𝐹𝑊 = 𝑐𝑤 𝐴𝜌𝑣 2 2 Gördülési ellenállás: Mozgásegyenlet: 𝐹𝑓,𝑖 = 𝑓𝑍𝑖 𝑚𝑎 = 𝐹 − 𝐺𝑥 − 𝐹𝑊 − 𝐹𝑓𝑖 17
17
2016. 09. 19.
𝑖
Járműdinamika Dinamikus kerék-átterhelődések – hajtás •
Gyorsítás, lassítás hatására átterhelődés alakul ki az első és a hátsó tengelyek között
ΣF=ma h mg Z1st Z1din l1
Z2st Z2din
l2 L
18
18
2016. 09. 19.
𝑍1𝑠𝑡
𝑚𝑔 = 𝑙 𝐿 2
𝑍2𝑠𝑡
𝑚𝑔 = 𝑙 𝐿 1
𝑍1𝑑𝑖𝑛
𝑚𝑔 𝑚𝑎ℎ = 𝑙 − 𝐿 2 𝐿
𝑍2𝑑𝑖𝑛
𝑚𝑔 𝑚𝑎ℎ = 𝑙 + 𝐿 1 𝐿
Járműdinamika Elsőkerék kontra hátsókerék hajtás •
𝑙2 𝐿 19
19
2016. 09. 19.
A súlypont hosszirányú helyzete és magassága határozza meg, hogy mekkora maximális gyorsulást lehet elméletileg elérni adott tapadási tényező esetén
Járműdinamika Járművek kanyarodása - Kinematika • •
•
20
20
2016. 09. 19.
A csúszásmentes kanyarodás feltétele, hogy a kerekek egy közös póluspontot határozzanak meg. A négykerekű jármű ugyanis a kanyarosdás szempontjából kinematikailag túlhatározott, mind a ívkülső, mind az ívbelső kerekek meghatároznak egy-egy póluspontot a két első kereket nem azonos szögben kell elkormányozni Ackermann geometria
Járműdinamika Járművek kanyarodása - Kormányzás •
A járművek irányítása a kerekek kocsitesthez viszonyított szöghelyzetének megváltoztatásával lehetséges Négykerekű jármű esetén mely kerekeket célszerű kormányozni? – Az Ackermann geometria teljesüléséhez mindenképpen egy tengelyhez tartozó mindkét kereket kell elkormányozni, azaz nem lehet csak a jobb vagy csak a bal kereket – Háromféle kormányzás lehetséges: • Elsőkerék kormányzás • Hátsókerék kormányzás • Összkerék kormányzás
•
21
21
2016. 09. 19.
Járműdinamika Járművek kanyarodása - Kormányzás
•
•
Elsőkerék kormányzás előnyei: – Stabilabb – Járdaszegély mellőli elindulás Hátsókerék kormányzás előnyei – Targoncák, homlokrakodók esetén alkalmazzák, mert könnyebb ráfordulni a rakományra 22
22
2016. 09. 19.
Járműdinamika Járművek kanyarodása - Kormányzás
• •
Összkerék kormányzás előnye: – Kisebb fordulási sugár Hátrányai: – Két ellentétes koncepció szükséges a különböző sebességtartományokhoz: • Nagy sebességeknél azonos első- és hátsókerék elfordulási irányok • Kis sebességnél ellentétes kerék elfordulás 23
23
2016. 09. 19.
Járműdinamika Járművek kanyarodása – Állandó sugáron és sebességgel • • •
Nagyobb sebességgel kanyarodó járműre centrifugális erő hat A centrifugális erő a kerekeken oldalerőként jelenik meg: ferdefutás alakul ki A ferdefutás következtében a jármű más íven fordul, mint amit a kerekek állásszöge meghatározna oldalkúszás
24
24
2016. 09. 19.
Járműdinamika Járművek kanyarodása – Állandó sugáron és sebességgel
25
25
2016. 09. 19.
Járműdinamika Járművek kanyarodása – Állandó sugáron és sebességgel Alulkormányzott
Semleges
Túlkormányzott • •
26
26
2016. 09. 19.
A járművek oldalkúszásából adódik a járművek sajátkormányzása A sajátkormányzás abból adódik, hogy a hátsó és az első kerekek ferdefutása eltérő lehet: – Első kerek ferdefutása nagyobb: alulkormányzottság – Hátsó kerekek ferdefutása nagyobb: túlkormányzottság – Azonos ferdefutás: semleges kormányzás
