Universitatea TRANSILVANIA din BraşovFacultatea de Alimentaţie şi TurismSpecializarea: IMAPA & IMIT

Cursul 7

SISTEME DE TRANSPORT ÎN INDUSTRIA TURISMULUI

CURS PENTRU ÎNVĂŢĂMÂNT DE ZIAnul III

Titular curs,Conf.dr.-ing.MSc. Walter THIERHEIMER

1.5.2 Parametrii dinamici ai automobilelor

Parametrii dinamici cei mai importanţi care caracterizează un automobil sunt: factorul dinamic, forţa maximă de tracţiune la cârlig, viteza maximă, panta maximă, stabilitatea, etc.

1.5.2.1 Factorul dinamic al automobilului.Pentru aprecierea calităţilor dinamice ale automobilului se foloseşte noţiunea de

factor dinamic, determinat de raportul:

(1.3)

unde: FR este forţa tangenţială de tracţiune la roata motoare; Fa forţa de rezistenţă a aerului; Ga greutatea totală a automobilului cu sarcina maximă utilă.

După cum rezultă din relaţia prezentată factorul dinamic, reprezintă o forţă de tracţiune disponibilă specifică, care poate fi folosită pentru învingerea rezistenţelor totale ale drumului şi pentru accelerarea automobilului.

Factorul dinamic D îşi modifică valoarea în funcţie de viteză, deoarece atât FR cât şi Fa variază în funcţie de viteza de deplasare.

Variaţia factorului dinamic în funcţie de viteză ne dă caracteristica dinamică a automobilelor şi este o diagramă foarte importantă pentru aprecierea calităţilor dinamice ale automobilelor.

1.5.2.2 Forţa de tracţiune la cârlig.Este forţa maximă rezultată la cârligul automobilului şi care poate fi folosită

pentru tractarea remorcilor sau a semiremorcilor. Forţa de tracţiune la cârlig se determină experimental cu ajutorul dinamometrelor, dinamografelor, pe cale tensometrică, etc.

1.5.2.3 Viteza maximă a automobilului.Reprezintă viteza reală (m/s sau km/h) cu care se poate deplasa automobilul pe

un drum orizontal, în condiţii normale, în treapta superioară din cutia de viteze şi cu sarcina maximă utilă. Viteza teoretică a unui automobil se poate calcula cu relaţia:

(1.4)

unde: r - este raza de rulare a roţilor motoare, în m; n - turaţia motorului, în rot/min;it -raportul total de transmitere.

Viteza reală se determină experimental, ţinând seama şi de patinarea roţilor.

1.5.2.4 Panta maximă.Este valoarea maximă a pantei, exprimată în grade sau procente, pe care o

poate urca automobilul cu sarcină maximă. Acest parametru indică posibilităţile automobilului de a învinge rezistenţele suplimentare ce apar la urcarea pantei şi posibilitatea acestuia de a fi utilizat cu sarcină maximă pe drumuri cu declivităţi.

De obicei, panta maximă se indică pentru fiecare automobil la treapta inferioară şi cea superioară din cutia de viteze.

1.5.2.5 Stabilitatea automobilelor.Prin stabilitatea automobilului se înţelege capacitatea acestora de a se deplasa

pe pante, drumuri înclinate, curbe, etc. fără a se răsturna sau derapa.Stabilitatea automobilului se apreciază în funcţie de condiţiile în care are loc

deplasarea, viteza de deplasare, valoarea pantei, înclinarea transversală a drumului,

2

razele de curbură ale drumului, precum şi de anumiţi parametrii constructivi ca: ecartamentul, ampatamentul, coordonatele centrului de masă, etc.

1.5.3 Parametrii energetici ai automobilului

Posibilitatea mişcării automobilului este condiţionată de prezenţa unei forţe motoare (de tracţiune) care ia naştere ca rezultat al interacţiunii dintre drum şi roţile motoare acţionate de un moment oarecare.

În prezent sursa de energie cea mai utilizată pentru punerea în mişcare a automobilelor este motorul cu ardere internă, în care energia chimica a combustibilului se transformă în energie mecanică.

1.5.4 Parametrii economici ai automobilelor

Parametrii economici cei mai importanţi care caracterizează un automobil sunt costul iniţial, amortismentul şi cheltuielile de exploatare (consumul de combustibil şi lubrifiant, consumul de pneuri, durabilitatea automobilului, cheltuielile de întreţinere şi reparaţii).

a) Consumul de combustibil este cel mai important indice care caracterizează economicitatea automobilelor şi depinde de următorii factori: tipul, starea şi puterea motorului montat pe automobil; construcţia saşiului; viteza de deplasare; tipul şi starea drumului.

La automobile consumul de combustibil se raportează la 100 km parcurşi (l/100km sau kg/I00km), la tona kilometru transportată (1/tkm) şi călător kilometru (1/calatorkm).

b) Durabilitatea automobilului, este dată de calitatea acestuia de a funcţiona timp îndelungat fără defecţiuni în limita uzurilor admise. Ea este determinată de factorii constructivi (calitatea materialelor folosite la fabricarea pieselor, de tehnologia de fabricaţie a pieselor, de calitatea montajului, felul ungerii, etc.) şi de factorii de exploatare (starea drumurilor, condiţiile climaterice, calitatea combustibililor, calitatea şi punctualitatea reviziilor tehnice şi periodice, calificarea conducătorului auto, etc).

c) Cheltuielile de întreţinere si reparaţii, sunt determinate de simplitatea şi uşurinţa cu care se pot executa. De asemenea, ele depind de uşurinţa cu care se poate ajunge la punctele de ungere şi reglare, de simplitatea montării şi demontării agregatelor, de uşurinţa cu care acestea pot fi scoase de pe automobil şi de gradul de unificare şi interschimbabilitate a pieselor şi agregatelor automobilului.

1.6 Noţiuni sumare asupra deplasării automobilului

Utilizarea automobilului constă în transportul pe drumuri al pasagerilor, încărcăturilor sau al utilajului special montat pe automobil. Automobilul trebuie să învingă rezistenţele, care apar la deplasarea lui, deci energia mecanică dezvoltată de motorul automobilului este folosită pentru învingerea rezistenţelor ce apar la deplasarea acestuia.

Cantitatea de energie consumată în unitatea de timp pentru învingerea rezistenţelor la înaintarea automobilului determină puterea necesară, în fiecare moment, la arborele cotit al motorului.

Valoarea limită a puterii dezvoltate de motor la o anumită turaţie a arborelui cotit este limitată de însăşi parametrii motorului (tipul său, construcţia şi dimensiunile sale), la fel este limitată şi de valoarea rezistenţelor care, la o anumită viteză, pot fi învinse de un automobil având un anumit motor.

3

Fiind cunoscute puterea Pe în C.P. dezvoltată de motor şi turaţia arborelui cotit ne

în rotaţii pe minut se poate calcula cuplul motor Me, în daN*m la arborele cotit al motorului:

(1.5)

După cum s-a văzut puterea dezvoltată de motor se transmite, prin intermediul mecanismelor transmisiei, la roţile motoare ale automobilului. O parte anumită din putere se consumă pentru învingerea frecării şi a celorlalte rezistenţe din mecanismele transmisiei. Din această cauză puterea la roţile motoare PR este mai mică decât puterea la arborele cotit al motorului.

Raportul între puterea la roţile motoare ale automobilului, PR, şi puterea dezvoltată de motor, Pe, se numeşte randamentul transmisiei şi caracterizează calitatea transmisiei în privinţa pierderilor la transmiterea puterii de la motor la rotile motoare. Randamentul transmisiei poate fi calculat cu relaţia:

(1.6)unde Ptr este puterea pierdută în transmisie.

Conform relaţiei (1.6) puterea la roţile motoare ale automobilului în funcţie de puterea motorului se poate calcula cu relaţia:

(1.7)Valoarea randamentului transmisiei depinde de construcţia mecanismelor

transmisiei şi de condiţiile de lucru, fiind în medie egal cu 90%, deci, pentru învingerea rezistenţelor din mecanismele transmisiei se consumă în medie 10% din puterea motorului.

Datorită prezenţei mecanismelor transmisiei, turaţia roţilor automobilului (pentru simplificare se consideră cazul de mişcare în linie dreaptă a automobilului când turaţia roţilor din dreapta şi din stânga sunt egale) este mai mică decât turaţia arborelui cotit al motorului. Pentru a ilustra acest lucru se notează cu i0 raportul de transmitere al reducătorului central, care arată de câte ori turaţia roţilor motoare este mai mică decât turaţia arborelui cardanic sau, decât ori cuplul motor la roţile motoare este mai mare decât cuplul motor al arborelui cardanic. De asemenea se notează cu icv raportul de transmitere al cutiei de viteze care arată de câte ori turaţia arborelui cardanic este mai mică decât turaţia arborelui cotit al motorului sau, de câte ori cuplul motor al arborelui cardanic este mai mare decât cuplul motor al arborelui cotit al motorului.

Cu notaţiile adoptate, turaţia roţilor motoare nR poate fi exprimată prin turaţia ne a arborelui cotit al motorului, în modul următor:

(1.8)Cunoscând turaţia roţilor automobilului, se poate calcula şi viteza de înaintare a

acestuia. Pentru aceasta se notează cu r raza roţilor automobilului, în metri, rază la determinarea căreia se ţine seama de deformaţia cauciucului montat pe roată, deci la o rotire a roţii, automobilul parcurge un drum de 2πr. Dacă roata face nR rot/min, drumul parcurs de automobil pe minut în metrii va fi egal cu 2πnRr. Drumul parcurs într-o secundă, adică viteza automobilului va fi de 60 de ori mai mică.

Folosind relaţia (1.8) şi introducând în acesta expresia în locul turaţiei roţii nR

turaţia motorului ne, se obţine:(1.9)

Pentru a trece de la viteza exprimată în m/s la o viteză exprimată în km/h valoarea vitezei calculată cu relaţia (1.9) trebuia împărţită la 1000 şi înmulţită cu 3600. Astfel, relaţia pentru calculul vitezei de deplasare a automobilului în km/h în funcţie de turaţia arborelui cotit al motorului, capătă forma următoare:

(1.10)

4

Cuplul motor la roţile motoare ale automobilului se poate calcula cunoscând puterea la roţile motoare şi turaţia lor cu relaţia următoare:

(1.11)Introducând în această relaţie valorile lui PR şi nR date de relaţiile (1.3) şi (1.4), şi

ţinând seama de relaţia (1.1), se obţine: (1.12)

Împărţind momentul la roţile motoare prin raza lor, se obţine forţa periferică la roţile motoare, care se notează cu FR:

(1.13)Forţa periferică FR este îndreptată în sens invers deplasării automobilului şi

reprezintă acţiunea roţilor motoare ale automobilului asupra drumului în punctele lor de contact (figura 1.9).

Acţiunea reciprocă a drumului asupra roţilor motoare se exprimă prin forţa de reacţie T aplicată de drum pe roţile motoare şi este îndreptată în sensul de deplasare a automobilului. Deci, T reprezintă o forţă mobilă numită forţă de tracţiune. Dacă nu se ţine seama de rezistenţa relativ mică de rostogolire a roţilor motoare, atunci forţa de tracţiune este egală în valoare absolută cu forţa periferică.

(1.14)Aceasta permite ca la rezolvarea unor probleme practice să se considere în locul

forţei de tracţiune, forţa periferică, ce se poate calcula uşor cu relaţia (1.13).Mărimea forţei periferice la roţile motoare este limitată de aderenţa acestor roţi

cu drumul, adică: (1.15)

unde: este coeficientul de aderenţă dintre roată şi drum, care depinde de starea drumului; Zm - reacţiunea normală la roţile motoare.

Pentru un drum uscat, cu acoperire artificială tare, coeficientul de aderenţă este în medie = 0.6. Pe un drum alunecos, coeficientul de aderenţă scade de 2...3 ori, adică ajunge la valori 0.2... 0.3.

Dacă roţilor motoare ale automobilului li se transmite o forţă periferică în valoare mai mare decât forţa de aderenţă, forţa de tracţiune nu creşte, iar roţile încep să patineze pe drum.

Mărimea reacţiunii normale Zm depinde de schema şi construcţia automobilului. La un automobil cu două punţi cu roţile motoare în spate Zm = Z2, iar daca are roţile motoare în faţă Zm = Z1. Dacă automobilul are toate roţile motoareZm = Z1 + Z2 = Ga. (unde Z1 este reacţiunea statică pe puntea din faţă, iar Z2 reacţiunea statică pe puntea din spate).

Fig. 1.9 Forţele de interacţiune a roţilor motoare cu drumul.

5