DINAMIKA VOZIL – Bilanca vlečnih...

Izr. prof. dr. Jernej Klemenc

DINAMIKA VOZIL – Bilanca vlečnih sil

Vozilo – interakcije in učinkovitost

Vozilo – interakcije in učinkovitost

Učinkovitost (efektivnost) vozila je verjetnost, da bo vozilo pri določenih pogojih uporabe, pogojih okolja in pogojih vzdrževanja dosegalo zahteve glede na pripravljenost na obratovanje, razpoložljivost in zmogljivost.

Upori, ki delujejo na vozilo

Upor ležajev

Kotalni upor

Zračni upor

Upor strmine

Upor priklopnega vozila

Upor ležajev

st

LizgL r

MR ,=L

st

izg,L

Kotalni upor

fZreZR

rReZM

RUZP

stf

stf

fx

z

⋅=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

=⋅−⋅

=

==

∑0

0

Kotalni upor

Tipične vrednosti kotalnih uporov za cestno vozilo s pnevmatikami:

f = 0,01 – 0,015 (pnevmatika na asfaltu ali betonu)

f = 0,035 (pnevmatika na makadamski cesti)

f = 0,3 (pnevmatika na sipkem pesku)

Tipična vrednost kotalnega upora za železniško vozilo:

f = 0,001

Zračni upor

2

2* v

zvzvAcR ⋅⋅⋅= ρ

Zračni upor

Korigirani koeficient zračnega upora c* vsebuje naslednje vplive:

Dinamični upor zaradi zračnega toka ob vozilu

Trenje zraka ob vozilo (zanemarljivo)

Vpliv uporov zaradi pretoka zraka skozi vozilo

Tipične vrednosti korigiranega koeficienta zračnega upora c*:

c* = 0,3 … osebno vozilo

c* = 0,6 … avtobus

c* = 0,9 … tovornjak

c* = 0,98 … tovornjak s priklopnikom ali vlak

Upor strmine

αα sinsin ⋅⋅=⋅= gmGRs

Upor priklopnika

∑ +++= vozilopriklopnoszfLp RRRRR _)(

Vsota voznih uporov na vozilu

Vsota voznih uporov na vozilu

Vsota uporov na vozilu je enaka vsoti uporov ležajev, kotalnih uporov, upora zraka, upora strmine in upora priklopnika.

Pri premikanju vozila morajo obodne sile med kolesom in podlago (F1,2) premagovati vse vozne upore (in eventuelno še vztrajnost vozila pri pospeševanju/zaviranju).

Obodne sile na kolesih F1,2 so posledica transformiranega vrtilnega momenta motorja ali zavor.

f,L;2 p

sz

f,L;1

1 2

Želena karakteristika pogonskega stroja

max

Največji klanec, v katerega lahko vozilo spelje

Karakteristika motorjev z notranjim zgorevanjem

Karakteristika elektromotorja

Elastičnost motorja in vpliv prestavnih razmerij

ig,i

5 1 2 3 4 Ri=i0

Motor

Menjalnik

Kardanska gred

Kotno gonilo z diferencialom

Kolo

Sklopka

rst

Primer:i0 = 3,7Ig,1 = 3,9Ig,2 = 2,2Ig,3 = 1,5

Ig,4 = 1,2Ig,5 = 1,0Ig,R = 3,8ηT = 0,96

st

Tigmk r

iiMF

η⋅⋅⋅= 0,

Elastičnost motorja in vpliv prestavnih razmerij

Fk

v

R( =0)

R( =max)

vmax

P,M,q

n [min-1]800 6000

P [kW]

M [Nm]

q [g(l)/km]

Mmax

qmin

1.

2.

3.

4.

5.

R( >0)

Mposp( i=3)

Mposp( max)

Mposp( i=2)

Elastičnost motorja in vpliv prestavnih razmerij

k

max

1.

2.

3.

4.

5.

Pomanjkanje navora/sile

Pomanjkanje navora/sile

Speljevanje:Pomanjkanje navora/sile se kompenzira z drsenjem sklopke

Dinamični faktor vozila

Dinamični faktor D je razpoložljiva specifična sila glede na težo vozila, ki je na voljo za pospeševanje vozila in premagovanje uporov v ležajih, kotalnih uporov ter uporov strmine.

szfLk RRRRF +++≥       

G/1⋅ 

GRRRR

GF szfLk +++

= 

GRRR

DG

RF sfLzk ++==

− 

Bilanca moči vozila

szfLk

szfLk

PPPPP

vRvRvRvRvF

+++=⇒

⇒⋅+⋅+⋅+⋅=⋅

P

vvmax

PLPf

Ps

Pz

uporov

Pind,i=5

Pk,i=5== T Pind,i=5

Pk,i=1 Pk,i=2 Pk,i=3 Pk,i=4

Pposp