gotov gr iz motora. ĐOZIĆ

SEMINARSKI RAD >> Motori i motorna vozila <<

ZADATAK:

Za teretno vozilo, koje ima sledeće podatke:

- Sopstvena težina G0 = 26 [kN] - Nosivost Ge = 30 [kN] - Širina vozila B = 1560 [mm] - Razmak osovina L = 3350 [mm] - Visina vozila H = 2200 [mm] - Dinamički radius točka rd = 590 [mm] - Maximalna brzina vmax = 85 [km / h] - Brzina obrtaja motora nnom = 3400 [o / min] -četverostepeni mehanički mjenjač

Treba odrediti:

a) Otpore kretanja, snagu otpora kretanja i snagu motorab) Sile vuče na točkovima za razne varijante pogona vozilac) Granične brzine zanošenja i prevrtanja vozila d) Prenosni odnos u transmisiji ( glavnog prenosa i mjenjača )e) Maximalne uspone, koje vozilo može da savladaf) Nominalni diagram vuče i dinamičku karakteristiku vozilag) Vrijeme zaleta vozila do brzine od 85 [km / h]

Admir Đozić___________________________________________________________________1


Riješenje:

a) Otpori kretanja se sastoje od otpora kotrljanja (Rf), otpora zraka (Rv), otpora uspona (Ru), i otpora ubrzanja vozila (Rj). U zadatku će se ispustiti otpor ubrzanja zbog toga što samo ubrzanje može biti vrlo različito i teško ga je definisati.

- Otpor kotrljanja računa se kao Rf = Ga · f gdje je:

G0 = 26 kN – sopstvena težina vozilaGe = 30 kN – nosivost vozilaGč = 1,5 kN – težina dva čovjeka u voziluf – koeficijent otpora kotrljanja i bira se po preporukama iz literature, a na osnovu kvaliteta puta:

Asfaltni put dobrog stanjaKamena kockaSuvi makadamVlažni makadamPijasak

f = 0,015 – 0,02f = 0,023 – 0,03f = 0,025 – 0,03f = 0,05 – 0,15f = 0,1 – 0,3

Za konkretan slučaj usvaja se f = 0,02Sada je Ga = G0 + Ge + Gč = 26 + 30 + 1,5 = 57,5 kN

Rf = Ga · f = 57,5 · 0,02 = 1,15 kN = const.

Otpor zraka računa se kao Rv = K · A · v2 gdje je:K – koeficijent otpora kretanja i bira se po preporukama iz literature kao:

Putnički automobilKamioni sandučastog oblikaAutobusi

K = 0,25 – 0,6 kg/m3

K = 0,5 – 0,7 kg/m3 K = 0,3 – 0,5 kg/m3

Za konkretan primjer kamiona usvaja se K = 0,5.

Admir Đozić___________________________________________________________________2


A = B · H = 1,56 · 2,2 = 3,432 m2 - čeona površina kamiona.Sada je:Rv = 0,5 ∙ 3,432 ∙ V2 = 1,716∙ V2 = f (V) (N) V (m/s)

Otpor uspona se računa kao . Usvaja se uspon od 1 % pri max. brzini vozila. Ugao uspona α se računa kao tg α = 1 / 100 = 0,01 = sin α. Sada je α = 0,573º.

Otpor uspona je Ru = 57,5 · 0,01 = 0,575 kN = const.

Ruk = Rf + Rv + R u= 1150 + 1,716V2 + 575= 1725 + 1,716 V2 (N) f (V) V (m/s)

Promjena pojedinih sila otpora sa promjenom brzine data je u tabeli 1.

Tabela 1. Vrijednosti sila otpora u zavisnosti od brzine kretanja vozila.V[km/ h] 15 25 35 45 55 65 75 85

V [m /s] 4,17 6,95 9,73 12,5 15,28 18,06 20,84 23,62Rf [N] 1150 1150 1150 1150 1150 1150 1150 1150Rv [N] 29,84 82,89 162,46 268,13 400,65 559,7 745,27 957,36Ru [N] 575 575 575 575 575 575 575 575Ruk [N] 1754,84 1807,89 1887,46 1993,13 2125,65 2284,7 2470,27 2682,36

Ovi rezultati prikazani su dijagramski na sl. 1:

R f

Rv

Ru

R f(v)f=

R f(v)v=

ĺ Ruk

Slika 1. Dijagram sila otpora u zavisnosti od brzine kretanja vozila

Admir Đozić___________________________________________________________________3


Snaga otpora kretanja vozila računa se kao:- snaga otpora kotrljanja Pf = Rf ∙ v =1150 ∙ v [W], v[m/s]- snaga otpora zraka Pv = Rv ∙v =1,716 ∙ v3 [W], v[m/s]- snaga otpora uspona Pu = Ru ∙v =575 ∙ v [W], v[m/s]

Ukupna snaga otpota kretanja se računa kao:

Puk = Ruk ∙ v = Rf ∙v + Rv∙ v+ R u ∙ v=1150∙v +1,716 ∙v3 +575 ∙v=1725 ∙v + 1,716 ∙v3 [W]

Snaga potrebna na zamajcu motora računa se kao: gdje je:- - koeficijent korisnosti transmisije vozila. Obično se kreće u granicama:- - 0,8 ÷ 0,85 – za više stepene prenosa- - 0,85 ÷ 0,9 – za niže stepene prenosa

U konkretnom slučaju usvojeno je - = 0,85.Izračunate vrijednosti date su u tabeli 2. Isti rezultati su prikazani na dijagramu slika 2.Tabela 2. Vrijednosti snage motora i snage pojedini otpora u funkciji brzine vozila.V [km/h] 15 25 35 45 55 65 75 85

V [m/s] 4,17 6,95 9,73 12,5 15,28 18,06 20,84 23,62Pf [kW] 4,8 8 11,2 14,4 17,6 20,8 23,9 26,5Pv [kW] 0,12 0,58 1,58 3,35 6,12 10,11 15,53 22,6Pu [kW] 2,4 4 5,6 7,2 8,8 10,4 12 13,6Puk [kW] 7,32 12,56 18,36 24,9 32,5 41,26 51,5 63,35Pe [kW] 8,6 14,8 21,6 29,3 38,2 48,5 60,6 74,5

Pf

Pv

Pu

Slika 2. Dijagram snage motora i snage pojedinih otpora u funkciji brzine vozila.

Admir Đozić___________________________________________________________________4


Na osnovu ovog proračuna usvojena je max. snaga motora Pm = 74,5 kW pri n = 3400 [º/min]. Brzinska karakteristika snage motora Pe = f(n) i efektivnog obrtnog momenta Me = f(n) može se odrediti pomoću izraza Ledermana za snagu kao (usisni motor):

Tabela 3.Vrijednosti snage (Pe) i obrtnog momenta (Me) motora.n [º/min] 500 1000 1500 2000 2500 3000 3400Pe [kW] 12,6 27 40,9 55,1 64,3 72,3 74,5

Me [Nm] 238,8 257,4 260,5 262,7 245,5 230,3 209,2

Ovi se rezultati mogu predstaviti i dijagramski slika 3 i 4.

Slika 3. Brzinska karakteristika snage (Pe) motora

Admir Đozić___________________________________________________________________5


Slika 4. Brzinska karakteristika obrtnog momenta (Me) motora

b )Sile vuče na točkovima. Statičko opterećenje vozila vidi se na slici 5. Položaj težišta vozila može se odrediti na osnovu literaturnih preporuka, a prema tabeli 4.

Slika 5. Statičko opterećenje vozila

Admir Đozić___________________________________________________________________6


Tabela 4. Položaj težišta vozila.Putničko vozilo Teretno vozilo Autobus Primjedba

l1 / L 0,45 ÷ 0,55 0,55 ÷ 0,75 0,4 ÷ 0,55 Opterećeno vozilo

l2 / L 0,45 ÷ 0,55 0,25 ÷ 0,45 0,45 ÷ 0,6 Opterećeno vozilo

hc [m] 0,45 ÷ 0,6 0,65 ÷ 1,0 0,7 ÷ 1,2 Vozilo bez optrerćenja

Usvaja se: l1 / L = 0,626, hc = 1 m.

Sada je :

l1 = 0,626 · 3,35 = 2,1 m l2 = L – l1 = 3,35 – 2,1 = 1,25 m G2 = Ga · l1 / L = 57,5 · 0,626 = 36 kN G1 = Ga – G2 = 57,5 – 36 = 21,5 kN

Za definisanje sile vuče na točkovima prvo treba odrediti dinamičke vertikalne reakcije prednjih I zadnjih točkova. Za definisanje ovih reakcija koristiće se slika 6.

Slika 6. Analiza sila na vozilu

Admir Đozić___________________________________________________________________7


Iz uslova da je suma momenata na napadnu tačku reakcije ravna nuli, dobija se:

Po istoj analogiji dobija se I izraz za :

Uzimajući pretpostavke:

i - zanemarivo mali

- momenti otpora kotrljanja

Sila vuče prijanjanja na mjestu reakcije je:

, gdje je: φ – koeficijent prijanjanja

Izraz za se konačno može pisati kao:

Najveća sila prijanjanja za pogon na zadnja točkove je:

Po istoj analogiji dobija se I reakcija na prednjim točkovima:

Admir Đozić___________________________________________________________________8


Odnosno sila vuče prijanjanja pri pogonu na prednje točkove:

Najveće sila prijanjanja pri pogonu na sve četiri točka je:

Koeficijent prijanjanja φ se preporučuje u zavisnosti od vrste puta I dat je tabelarno u tabeli 5 (literaturni izvor).Tabela 5. Vrijednost koeficijenta prijanjanja φ:Vrsta puta Suvi vlažanAsfaltKamena kockaMakadamSeoski putPješčani putPut prekriven snijegomLed

0,7 ÷ 0,80,8 ÷ 0,90,5 ÷ 0,60,3 ÷ 0,50,2 ÷ 0,40,2 ÷ 0,40,05 ÷0,1

0,5 ÷ 0,60,55 ÷ 0,650,2 ÷ 0,40,15 ÷ 0,30,4 ÷ 0,5

U konkretnom slučaju usvaja se φ = 0,5.Vrijednosti sila su (za slučaj ):

Σ Z1 = Ga kN

Σ Z1 = Ga kN

Sile vuče prijanjanja su:

Fp1max =φ∙ΣZ1 = 0,5 ∙ 19 = 9,5 kN Fp2max =φ∙ΣZ2 = 0,5 ∙ 42 = 21 kN Fp4max =φ∙Ga = 0,5 ∙ 57,5 = 28,75 kN

Odnosi predhodnih sila mogu se komentarisati kao:

Admir Đozić___________________________________________________________________9


(FP2 / FP1)max =21 / 9,5 = 2,21 - pogon na zadnje točkove je bolji od pogona na prednje točkove za 121% (FP4 / FP2)max =28,75 / 21=1,37 - pogon na sva četri točka je bolji od pogona na zadnje točkove za 37 % (FP4 / FP1)max =28,75 / 9,5 =3,03 - pogon na sva četri točka je bolji od pogona

na predne točkove za 203 %

Ovi odnosi se mogu prikazati i kao:

: : = 1 : 2,21 : 3,03.

c ) Granična brzina zanošenja se računa kao:

Za slučaj ravnog puta (β = 0) izraz prelazi u formu:

Za razne vrijednosti radijusa krivine ¨r¨ može se izračunati i Za slučaj, npr. r = 100 m slijedi: vgr.z = = 19,81 m / s = 71,32 km / h

Granična brzina prevetanja se računa kao:

Za slučaj β = 0, dobiva se izraz:

Admir Đozić___________________________________________________________________10


Npr. za r = 100 m granična brzina prevrtanja vozila na putu bez bočnog nagiba je:

vgr.pr = =27,7 m / s = 99,72 km / h

d ) Prenosni odnos u pogonskom mostu se računa kao (slučaj (imk = 1 – direktni prenos ):

io =

Prenosni odnos u prvom stepenu mjenjača, za slučaj pogona na zadnje točkove računa se kao:

6

Ova vrijednost se provjerava sa stanovišta uspona i prijanjanja. Mora biti ispunjan uslov:

gdje je Ψ = f · cos·α + sinα. Uzet je slučaj Ψmax za α = 19ºΨmax = 0,02 · cos19 + sin19 = 0,345.

Također je :

Odavdje slijedi da je predhodni uslov zadovoljen.Prenosni odnosi u pojedinim stepenima prenosa mjenjačke kutije idu po geometrijkoj progresiji:

q =

Admir Đozić___________________________________________________________________11


Sada je:

e ) Maximalni uspon koji vozilo može da savlada:

Maximalne brzine u pojedinim slučajevima su:

m / s = 14,15 km / h

m / s = 28,3 km / h

m / s = 42,48 km / h

m / s = 85 km / h

Otpori zraka za predhodne brzine su:

RvI =1,716V2 =26,5 N

RvII =1,716V2 =106,3 N

RvIII =1,716V2 =239 N

RvIV =1,716V2 =955,7 N

Sada je max. uspon po pojedinim stepenima prenosa.

Admir Đozić___________________________________________________________________12


sin

Potrebna snaga (Pi) i raspoloživa snaga na točku se računa kao:

- potrebna snaga na točku je:

- brzina za pojedine brojeve okretaja motora je:

Ovi podaci su obrađeni tabelarno u tabeli 6.

Snaga otpora zraka (Pv) i zbir snage otpora kotrljanja i uspona (Pf + Pu) računa se prema ranijim izrazima i dati su u tabeli 7.

Rezultati proračuna iz tabela 6 i 7 prikazani su dijagramski na slici 7.

Admir Đozić___________________________________________________________________13


Tabela 6.Vijednosti brzine za pojedine brojeve okretaj motora.Stepen prenosa

400 500 700 1000 1400 1500 2000 2500 2800 3000 3400

Stepen prenosa

9,8 12,6 17,3 27 38 40,9 54,7 64,8 70,3 72,5 74,5

I 1,67 2,07 2,92 4,16 5,8 6,23 8,3 10,4 11,6 12,5 14,1

I 8 9,85 13,9 19,85 27,7 29,7 39,6 49,5 55,5 59,4 67,35

II 3,34 4,14 5,8 8,3 11,6 12,5 16,6 20,8 23,3 24,9 28,3

II 8 9,85 13,9 19,85 27,7 29,7 39,6 49,5 55,5 59,4 67,35

III 5 6,2 8,7 12,5 17,4 18,7 24,9 31,2 34,9 37,4 42,4

III 8 9,85 13,9 19,85 27,7 29,7 39,6 49,5 55,5 59,4 67,35

IV 10,02 12,4 17,5 25 34,8 37,4 49,8 62,4 69,8 74,8 85

IV 8 9,85 13,9 19,85 27,7 29,7 39,6 49,5 55,5 59,4 67,35

Tabela 7.Vrijednosti potrebne i raspoložive snage u pojedinim stepenima prenosa.Uspon V (km/h) 15 25 35 45 55 65 75 85

Pv ( KW) 0,12 0,58 1,28 3,35 6,12 10,11 15,53 22,65 % Pf+Pu (KW) 16,8 28 41,2 50,4 61,6 72,8 - -

ΣPi (KW) 16,92 28,58 42,78 53,75 67,72 - - -10 % Pf+Pu (KW) 28,8 48 67,2 - - - - -

ΣPi (KW) 28,92 48,58 68,78 - - - - -20 % Pf+Pu (KW) 52,8 - - - - - - -

ΣPi (KW) 52,92 - - - - - - -30 % Pf+Pu (KW) - - - - - - - -

ΣPi (KW) - - - - - - - -40 % Pf+Pu (KW) - - - - - - - -

ΣPi (KW) - - - - - - - -

Admir Đozić___________________________________________________________________14


20

40

60

67,35

80

P [kw] P (snaga na zamajcu)e

20% 10% 5%

1%IVIIIIII

0 15 25 35 45 55 65 75 85 V [km/h]

P (na obimu tot čka)

Potrebna snaga motora na točku

Raspoloživa snaga motora na točku

Sl.7. Dijagram potrebne i raspoložive snage u pojedinim stepenima prenosa brzine

Admir Đozić___________________________________________________________________15


f) normalni dijagram vuče Sila na točkovima za pojedine stepene prenosa računa se kao :

Sila otpora zraka je

Dinamički faktor računa se kao : Rezultati proračuna veličina Fp, Rv i D dati su tabelarno u tab. 8 a njihov grafički prikaz dat je na slici 8 i 9.

Tabela 8.Vrijednosti:sila na točkovlma,sila otpora zraka,dinamičkog faktora i brzine kretanja vozila za pojedine stepene prenosa.

nM(o/min) 500 700 1000 1400 1500 2000 2500 2800 3000 3400Mx (Nm) 238,8 235,4 257,5 259,7 260,5 262,6 247,4 239,7 230,9 209,2

i I=

6

V (km/h) 2,07 2,92 4,16 5,8 6,23 8,3 10,4 11,6 12,5 14,1Rv (N) 0,56 1,13 2,31 4,45 5,14 9,16 13,45 17,9 20,54 26,5Fp (N) 18371,4 18109,8 19810 19979,2 20040,8 20202,3 19033 18440,6 17763,6 16094,2D 0,320 0,315 0,340 0,347 0,348 0,351 0,330 0,320 0,308 0,280

i II=

3

V (km/h) 4,14 5,8 8,3 11,6 12,5 16,6 20,8 23,3 24,9 28,3Rv (N) 2,27 4,39 9,08 17,57 20,54 36,31 55,75 72,50 81,7 104,40Fp (N) 9185,7 9054,9 9905 9989,6 10020,4 10101,2 9516,5 9220,3 8882 8047,1D 0,159 0,157 0,172 0,173 0,174 0,175 0,164 0,159 0,153 0,138

i III=

2

V (km/h) 6,2 8,7 12,5 17,4 18,7 24,9 31,2 34,9 37,4 42,4Rv (N) 5,14 9,88 21,02 39,54 46,4 81,7 126,92 161,46 182,05 234,9Fp (N) 6123,8 6036,6 6603,3 6659,7 6680,3 6734,1 6344,3 6146,8 5921,2 5364,7D 0,106 0,105 0,114 0,115 0,1154 0,116 0,108 0,104 0,100 0,089

i d=

i IV=

1 V (km/h) 12,4 17,5 25 34,8 37,4 49,8 62,4 69,8 74,8 85Rv (N) 19,84 39,54 81,69 158,15 185,6 326,8 513,58 645,83 735,3 957,36Fp (N) 3062 3018,3 3301,7 3330 3340,1 3367,1 3172,2 3073,4 2960,6 2682,4D 0,0529 0,0518 0,056 0,0551 0,0548 0,0528 0,0462 0,0422 0,0387 0,0300

Admir Đozić___________________________________________________________________16


10000

15000

20000

F (N)p

10000

25 55 65 75 850 15 35 45

30%

10%

20%

5%

IV

III

II

I

Rv

Rf

V [km/h]

5000

Stvarna hiperbola

Idealna hiperbola

Sl. 8 Normalni dijagram vuče

Admir Đozić___________________________________________________________________17


10

20

30

36

D [%]

I

II

III

IV

15 25 35 45 55 65 75 85 V [km/h]0

Sl. 9 Dinamička karakteristika vozila

Admir Đozić___________________________________________________________________18


g) Vrijeme zaleta vozila

Veličina ubrzanja vozila dv/dt može se odrediti iz izraza :

s obzirom da je

Sada je dv/dt = (D – Ψ)g/

Vrijednost koeficijenta određuje se kao gdje je i -za teretna vozila i autobuse (literaturni izvor.)

- za putnička vozila (literaturni izvor.) koeficijent otpora puta se računa kao:

Izraz za dv/dt može se napisat i kao:

dv/dt =

gdje je Rost =Rv + Ψ

Ovi rezultati sređeni su tabelarno u tabeli 9 , kao i dijagramski na sl.10.Vrijeme zaleta vozila računa se pomoću izraza :

ukupno vrijeme zaleta vozila od 0 85 km/h iznosi 73,8 s (vidi sl. 10)

Tabela 9.

Admir Đozić___________________________________________________________________19


iMK Ga/g nM (o/min) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3400i I

=6

17

,6

1031

60

Fp (N) 18371,4 19810 20040,8 20202,3 19033 17763,6 16094,2Rost (N) 1150,5 1152,3 1155,1 1159,2 1163,4 1170,5 1176,5dv/dt (m/s2) 0,167 0,181 0,183 0,184 0,173 0,161 0,1441/dv/dt(m/s2) 6 5,5 5,46 5,43 5,78 6,21 6,94

i II=

3

5,

45

3194

4,4

Fp (N) 9185,7 9905 10020,4 10101,2 9516,5 8882 8047,1Rost (N) 1152,3 1159,1 1170,5 1186,3 1205,7 1231,7 1254,4dv/dt (m/s2) 0,252 0,274 0,277 0,279 0,259 0,239 0,2161/dv/dt(m/s2) 3,97 3,65 3,61 3,58 3,86 4,18 4,63

i III=

2

3

,2

1875

6,4

Fp (N) 6123,8 6603,3 6680,3 6734,1 6344,3 5921,2 5364,7Rost (N) 1155,1 1171 1196,4 1231,7 1276,9 1332,1 1384,9dv/dt (m/s2) 0,264 0,288 0,291 0,294 0,270 0,245 0,2111/dv/dt(m/s2) 3,78 3,47 3,44 3,40 3,70 4,08 4,74

i IV=

1

1,

08

1084

3,5

Fp (N) 3062 3301,7 3340,1 3367,1 3172,2 2960,6 2682,4Rost (N) 1169,8 1231,7 1335,6 1476,8 1663,6 1885,3 2107,4dv/dt (m/s2) 0,175 0,191 0,185 0,175 0,138 0,101 0,0531/dv/dt(m/s2) 5,71 5,24 5,41 5,71 7,25 9,9 18,86

5

10

15

I

II III

IV

0 15 25 35 45 55 65 75 85 V [km/h]

1/dv/dt [s 2/m]

∑A =64,3 cm → t=71,6 si2

I=1

L

Sl. 10 Vrijeme zaleta vozila

Admir Đozić___________________________________________________________________20


Admir Đozić___________________________________________________________________21


Admir Đozić___________________________________________________________________22


Admir Đozić___________________________________________________________________23


Admir Đozić___________________________________________________________________24

Documents

gotov gr iz motora. ĐOZIĆ