Primjer izrade projektnog zadataka_Clio

1

Mašinski fakultet SarajevoKatedra za motore i vozilaPredmet: Motorna vozila

PRIMJER IZRADE PROJEKTNOG ZADATKA

1. UVOD

Trend prodaje malih automobila u Europi raste, a osobito su velika tržišta južne, središnje i istočneEvrope. Osim toga u Francuskoj, Njemačkoj i Velikoj Britaniji automobili ove klase kupuju se kaodrugi auto u porodici, pa je prodaja i u tim zemljama izuzetno velika. Konkurencija međuproizvođačima do kraja je zaoštrena i svatko teži ponuditi što više i bolje. Glavni proizvođači poputFiat ili Opel imaju dvije godine stari Punto i nedavno predstavljenu Corsa. Peugeot se odlično drži sasada već tri godine starim 206. Isto toliko je star Clio koji je prije nekoliko mjeseci dobio nasljednika istekao određenu prednost pred konkurentima. Uzmemo li u obzir skori dolazak novog VW Polo, borbaće biti žestoka u koju Renault ulazi sa temeljito obnovljenim Cliom.

Prednji kraj je temeljito redizajniran u skladu s novim Renault dizajnerskim smjernicama. Vizualniidentitet prednjeg dijela poklapa se s karakteristikama velikog i luksuznog Vel Satisa. Maska jepodijeljena u dva dijela, a u sredini je velik Renault logo. Ispod trokutastog pokrova od glatkog staklasmještena su dvostruka svjetla, s visoko postavljenim pokazivačem pravca. Prednji branik je sasvimdrugačiji i zajedno s novim stražnjim mekano zaokružuje kontinuitet linija karoserije, što je prikazanona slici 1. Stražnji dio je nešto blaže, ali ipak primjetno redizajniran, dok su kroz cijelu paletu modelabranici su u boji karoserije.

Slika 1. Izgled novog vozila Renault Clio

Unutrašnjost je kompletno izmijenjena s potpuno novom, niže smještenom instrument pločomdiskretnih i elegantnih linija. Osim ploče s instrumentima nova je i konzola, presvlake sjedala i brojnidetalji. Kod novog Clio može se izabrati devet različitih interijera od kojih je pet dostupno već u prvedvije razine opreme. Interijer se temelji na dvije kolorističke varijante, svjetliju u verzijamaAuthentique, Expression, Privilege i Initiale, te tamnu u sportskim Dynamique i Sport.

Paleta motora novog Clio vrlo je bogata. U ponudi je čak sedam motora, pet benzinkih motora (1.2 -60 KS, 1.2 16V - 75 KS, 1.4 16V - 98 KS, 1.6 16V - 107 KS i 2.0 16V - 172 KS), te dva prehranjivanadizel motora s sistemom za ubrizgavanje poznatim pod nazivom Common rail. Renault se odlučio zaugradnju malih dizel motora zapremine 1,5 litara zbog manje potrošnje i boljih voznih karakteristika."Slabiji" dizel motor ima 65 KS, a "jači" s intercooler 15 KS više.

2

2. OSNOVNI TEHNIČKI PODACI

Tehnički podaci o vozilu Renault Clio dati su sljedećim tabelama.

Tabela 1. Osnovni geometrijski podaci prema slici 2.Kota Naziv Vrijednost u mm

A Osovinsko rastojanje 2472B Dužina 3812C Prednji prepust 739D Zadnji prepust 600E Trag prednjih točkova 1392F Trag zadnjih točkova 1372G Širina (s/bez retrovizora) 1940/1693H Visina 1417K Najniža točka na vozilu 120

Slika 2. Osnovne geometrijske veličine vozila Renault Clio

3

Tabela 2. Pogonski agregatiMotori 1.2 8V 1.2 16V 1.4 16V 1.6 16V 2.0 16V 1.5 DCI 1.5 DCI

Zapremina,cm3 1149 1149 1390 1598 1998 1461 1461

Vrstagoriva Eurosuper Eurosuper Eurosuper Eurosuper Eurosuper Dizel Dizel

Brojcilindara 4 4 4 4 4 4 4

Brojventila 8 16 16 16 16 8 8

Snaga,kW (KS) 43 (60) 55 (75) 72 (98) 79 (110) 127 (172) 48 (65) 60 (80)

pri o/min 5250 5500 6000 5750 6250 4000 4000Moment,

Nm 93 105 127 148 200 160 185

pri o/min 2500 3500 3750 3750 5400 2000 2000

Za rješavanje ovog projektnog zadatka i poređenja karakteristika vozila u seriji opreme Expression,opremljenih sa benzinskim i dizel motorom izabrani su:1. benzinski motor 1.2 16V sa maksimalnom snagom od 55 kW,2. prehranjivani dizel motor 1.5 DCI sa maksimalnom snagom od 48 kW.Vanjske brzinske karakteristike oba motora prikazane su na slici 3.

Slika 3. a) Vanjske brzinske karakteristike benzinskog motora

Slika 3. b) Vanjske brzinske karakteristike dizel motora

4

Tabela 3. Sistem prenosa snage (transmisija)Karakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCISpojnica Jednolamelasta frikciona spojnicaMjenjač i broj stepeni prenosa Sinhronizovani mehanički mjenjač sa 5 stepeni prenosaPrenosni odnos u 1. stepenu 3,37 3,37Prenosni odnos u 2. stepenu 1,86 1,86Prenosni odnos u 3. stepenu 1,32 1,32Prenosni odnos u 4. stepenu 1,03 1,03Prenosni odnos u 5. stepenu 0,79 0,79Prenosni odnos u hodu unazad 3,55 3,55Prenosni odnos u gl. prenosniku 4,07 3,57Vrsta pogona Pogon na prednje točkove

Tabela 4. Sistem kočenjaKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCIIzvedba na prednjim točkovima Disk kočnicaIzvedba na zadnjim točkovima Doboš kočnicaABS Serijska opremaPomoć pri naglom kočenju Serijska oprema

Tabela 5. Sistem upravljanjaKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCIVrsta S zupčastom letvom, električni servo upravljačRadijus okretanja (m) 10,3/10,7

Tabela 6. PodvozKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCI

Prednja osovina McPherson opružna noga, trokraka poprečna ramena,stabilizator i pomoćni okvir

Zadnja osovina Torziona osovina, zavojne opruge, teleskopski amortizeri,stabilizator

Tabela 7. TočkoviKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCINaplatak Čelični 5,5 J x 14Gume 175/65 R 14Dinamički poluprečnik (m) 0,3

Tabela 8. Mase vozilaKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCIMasa praznog vozila (kg) 930 950Opt. prednje osovine (kg) 540 560Opt. zadnje osovine (kg) 390 390Najveća dozvoljena masa (kg) 1470 1535Nosivost 540 555

Tabela 9. Čeona površina i koeficijent otpora oblikaKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCIČeona površina A (m2) 1,9 1,9Koeficijent otpora oblika CX (-) 0,35 0,35

Tabela 10. Potrošnja gorivaKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCIMješovita vožnja (l/100 km) 5,9 4,3Na otvorenom putu (l/100 km) 4,9 3,7Gradska vožnja (hladan motor)(l/100 km) 7,9 5,4

5

Tabela 11. PerformanseKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCIMaksimalna brzina (km/h) 170 162Ubrzanje 0-100 km/h (s) 13 15

Tabela 12. CijenaKarakteristična veličina Benzinski motor 1.2 16V Prehranjivani dizel motor 1.5 DCIOsnovna cijena (KM) 15.514,00 17.454,00Cijena do registracije (KM) 22.587.60 25.303,60

6

3. OTPORI KRETANJA

3.1. Otpor kotrljanja

Otpor kotrljanja koji se javlja pri kretanju motornog vozila može se izračunati korištenjem izraza (3.1):

fGRf ⋅= (3.1)

gdje je G težina vozila, a f koeficijent otpora kotrljanja. U literaturi se navode različiti obrasci zaproračun vrijednosti koeficijenta otpora kotrljanja u funkciji konstruktivnih karakteristika gume,brzine vozila i pritiska u gumama, te nekih drugih parametara. Veoma često se koristi zavisnostdefinisana izrazom (3.2).

( )2210 1 vfvfff ⋅+⋅+⋅= (3.2)

Uobičajeno je da se dovoljna tačnost postiže usvajanjem konstantne vrijednosti koeficijenta otporakotrljanja. Za potrebe ovog proračuna usvajaju se sljedeće vrijednosti koeficijenata: f0 = 0,01 ; f1 = 0 if2 = 0,00000045 u izrazu (3.2).

Kao što je rečeno u tekstu zadatka, potrebno je odrediti otpor kotrljanja za slučaj da se u vozilu nalaze2 putnika, odnosno 5 putnika, prosječne težine od 75 kg i 10 kg pripadajućeg prtljaga po putniku. Uprvom slučaju težina vozila se određuje izrazom (3.3.1)

PRPUTPV GGGG ⋅+⋅+= 221 (3.3.1)

gdje je GPV težina praznog vozila, GPUT težina putnika i GPR težina prtljaga. Kako na osnovu tabele 8.postoji određena razlika u masi vozila s benzinskim i dizel motorom, za dalji proračun se usvaja istamasa praznog vozila mPV = 950 kg, što se može opravdati različitim nivoom goriva, opreme, itd.Nakon uvrštavanja u izraz (3.3.1) dobiva se težina vozila za prvi slučaj opterećenja.

( ) NG 2,1098781,91027529501 =⋅⋅+⋅+=

Za drugi slučaj opterećenja, težina vozila se određuje korištenjem izraza (3.3.2)

PRPUTPV GGGG ⋅+⋅+= 552 (3.3.2)

odnosno, nakon uvrštavanja:

( ) NG 75,1348881,91057559502 =⋅⋅+⋅+=

Kada su konačno definisane težine vozila za različite slučajeve opterećenja definisana zadatkom,korištenjem izraza (3.1) mogu se izračunati vrijednosti otpora kotrljanja koji se javlja pri kretanjumotornog vozila. Kako je koeficijent otpora kotrljanja u funkciji brzine kretanja motornog vozila to ćei otpor kotrljanja definisan izrazom (3.1) također biti funkcija otpora kotrljanja, pa važi sljedećazakonitost:

)(vFfGRf =⋅= (3.1*)

gdje je F(v) funkcija promjenjive veličine v, tj. brzine kretanja vozila.

Dijapazon brzina koji je bitan za proračun se određuje na osnovu maksimalne brzine koja je definisanau tabeli 11.

7

Poznavajući otpor kotrljanja definisan izrazom (3.1) može se odrediti i dio snage motora koja se trošiupravo na savladavanje otpora kotrljanja. Snaga potrebna za savladavanje otpora kotrljanja može seodrediti izrazom (3.4)

vRP ff ⋅= (3.4)

Rezultati proračuna za dva različita opterećenja vozila su dati u tabeli 12.

Tabela 12. Otpor kotrljanja

Brzinav (km/h)

Koeficijentotpora

kotrljanja (-)

Otporkotrljanja (N)

za slučajopterećenje 1

Snaga otporakotrljanja(kW) zaslučaj

opterećenja 1

Otporkotrljanja (N)

za slučajopterećenja 2

Snaga otporakotrljanja(kW) zaslučaj

opterećenja 20 0,01 109,872 0 134,887 0

10 0,01 110,366 0,307 135,494 0,37620 0,01 111,85 0,621 137,315 0,76330 0,01 114,322 0,953 140,35 1,1740 0,011 117,783 1,309 144,599 1,60750 0,011 122,233 1,698 150,062 2,08460 0,012 127,671 2,128 156,739 2,61270 0,012 134,099 2,607 164,63 3,20180 0,013 141,515 3,145 173,735 3,86190 0,014 149,92 3,748 184,054 4,601

100 0,014 159,314 4,425 195,587 5,433110 0,015 169,697 5,185 208,334 6,366120 0,016 181,069 6,036 222,295 7,41130 0,018 193,43 6,985 237,469 8,575140 0,019 206,779 8,041 253,858 9,872150 0,02 221,117 9,213 271,461 11,311160 0,022 236,445 10,509 290,278 12,901170 0,023 252,761 11,936 310,309 14,653180 0,025 270,065 13,503 331,553 16,578

Na osnovu rezultata iz tabele 12, mogu se nacrtati krive otpora kotrljanja koje su prikazane na slici 4.

Slika 4. Krive otpora kotrljanja za slučaj različitih opterećenja vozila

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Brzina vozila (km/h)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Otp

or k

otrlj

anja

(N)

Opterećenje 1

Opterećenje 2

8

te krive snage potrebne za savladavanje otpora kotrljanja prikazan na slici 5.

Slika 5. Snage otpora kotrljanja za slučaj različitih opterećenja vozila

Na osnovu dobivenih rezultata dati komentar na sljedeća pitanja:1. Kako utiče opterećenje vozila na otpor i snagu otpora kotrljanja?2. Da li brzina kretanja vozila utiče na otpor i snagu otpora kotrljanja?te dodati vlastiti komentar po želji.

3.2. Otpor vazduha

Na osnovu velikog broja eksperimenata utvrđeno je da otpor vazduha pri kretanju vozila može izrazitiu ovisnosti od sljedećih parametara:- oblika vozila što se izražava koeficijentom otpora oblika CX- čeone površine vozila A- gustine vazduha- brzine kretanja vozila, odnosno brzine nastrujavanja vazduha na vozilo koje stoji.

Matematski izraz koji povezuje nabrojane parametre je dat u obliku:

2

2vACR XV ⋅⋅⋅= ρ

(3.5)

Koeficijent otpora oblika i čeona površina vozila su dati u tabeli 9, pri čemu se čeona površina vozilamože veoma lako izračunati korištenjem izraza (3.6)

HBA ⋅⋅÷≈ )9,08,0( (3.6)

gdje je B širina vozila, a H visina vozila. Na osnovu podataka iz tabele 1, korištenjem izraza (3.6)dobiva se čeona površina vozila.

399,2)9,08,0(417,1693,1)9,08,0( ⋅÷=⋅⋅÷≈A2159,2919,1 mA ÷≈

Ako kandidat raspolaže s podatkom o čeonoj površini, dužan je provesti proračun korištenjem izraza(3.6) i dati komentar na dobivene rezultate.


0

5

10

15

20

Snag

a ot

pora

kot

rljan

ja (k

W)

9

Ukoliko kandidat ne raspolaže s podatkom o koeficijentu otpora oblika CX isti može usvojiti na osnovupreporuka datih u literaturi. U uslovima standardne atmosfere, na području Evrope, gustina vazduhaiznosi: ρ = 1,25 kg/m3. Poznavajući sve podatke može se pristupiti određivanju otpora vazduhadefinisanog izrazom (3.5), te snage potrebne za savladavanje otpora vazduha definisane izrazom (3.7)

vRP vv ⋅= (3.7)

Korištenjem izraza (3.5) i (3.7) dobiveni su rezultati koji su dati u tabeli 13, a njihov grafički prikazdat je na slikama 6 i 7.

Tabela 13. Otpor vazduha

Brzinav (km/h)

Otporvazduha

(N)

Snaga otporavazduha

(kW)0 0 0

10 3,207 0,00920 12,828 0,07130 28,863 0,24140 51,312 0,5750 80,175 1,11460 115,451 1,92470 157,142 3,05680 205,247 4,56190 259,766 6,494100 320,698 8,908110 388,045 11,857120 461,806 15,394130 541,98 19,572140 628,569 24,444150 721,571 30,065160 820,988 36,488170 926,818 43,766180 1039 51,953

Slika 6. Kriva otpora vazduha


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Otp

or v

azdu

ha (N

)

10

Slika 7. Snaga otpora vazduha

Na osnovu dobivenih rezultata dati komentar na sljedeća pitanja:1. Kako utiče brzina vozila na otpor i snagu otpora vazduha?2. Odrediti procentualno učešće otpora kotrljanja i vazduha u ukupnom otporu pri kretanju vozila

na horizontalnom putu brzinama 60 i 120 km/h!3. S ciljem provjere dobivenih rezultata sabrati snagu potrebnu za savladavanje otpora kotrljanja i

otpora vazduha pri kretanju vozila maksimalnom brzinom i uporediti je sa snagom motora! te dodati vlastiti komentar po želji.

3.3. Otpor uspona

Otpor uspona i otpor kotrljanja određeni su karakterom puta kojim se vozilo kreće pa se njihov zbirnaziva otporom puta RP. Veličina ovog otpora određena je izrazom:

αα sincos ⋅+⋅⋅=+= GfGRRR ufP (3.8)

Obzirom da je ranije određen otpor kotrljanja, za dalje rješavanje zadatka neophodno je odrediti samootpor uspona koji se može odrediti korištenjem izraza (3.9)

αsin⋅= GRu (3.9)

pri čemu je α ugao nagiba (uspona) puta, dok se pripadajuća snaga potrebna za savladavanje usponaodređuje na osnovu izraza (3.10)

vRP uu ⋅= (3.10)

Premda su u Evropi kod savremenih puteva, posebno autoputeva, uglovi uspona relativno mali,konstruktori vozila moraju voditi računa o mogućnostima savladavanja maksimalnih uspona koji semogu javiti u brdovitim urbanim sredinama, kratkim prelazima, itd., te je za rješavanje ovog zadatkausvojen maksimalni ugao uspona definisan svojom procentualnom vrijednošću od 20% .

Korištenjem izraza (3.8) i (3.9) mogu se odrediti otpori uspona i snage potrebne za savladavanjekarakterističnih uspona a koji su u zavisnosti od opterećenja vozila dati u tabeli 14 i 15.


0

10

20

30

40

50

60

Sna

ga o

tpor

a va

zduh

a (k

W)

11

Tabela 14. Otpor i snaga uspona za slučaj opterećenja 1

Brzinav (km/h)

Otporuspona (N)uspon 4%

Snagauspona(kW)

uspon 4%


Snagauspona(kW)

uspon 8%


Snagauspona(kW)

uspon 12%0 439,49 0 878,98 0 1318,44 010 439,49 1,221 878,98 2,442 1318,44 3,66220 439,49 2,442 878,98 4,883 1318,44 7,32530 439,49 3,662 878,98 7,325 1318,44 10,98740 439,49 4,883 878,98 9,766 1318,44 14,6550 439,49 6,104 878,98 12,208 1318,44 18,31260 439,49 7,325 878,98 14,65 1318,44 21,97470 439,49 8,546 878,98 17,091 1318,44 25,63780 439,49 9,776 878,98 19,533 1318,44 29,29990 439,49 10,987 878,98 21,974 1318,44 32,962

100 439,49 12,208 878,98 24,416 1318,44 36,624110 439,49 13,429 878,98 26,858 1318,44 40,286120 439,49 14,65 878,98 29,299 1318,44 43,949130 439,49 15,87 878,98 31,741 1318,44 47,611140 439,49 17,091 878,98 34,182 1318,44 51,274150 439,49 18,312 878,98 36,624 1318,44 54,936160 439,49 19,533 878,98 39,066 1318,44 58,598170 439,49 20,754 878,98 41,507 1318,44 62,261180 439,49 21,794 878,98 43,949 1318,44 65,923

Brzinav (km/h)

Otporuspona (N)

Uspon16%

Snagauspona(kW)

uspon 16%


Snagauspona(kW)

uspon 20%0 1758 0 2197,4 010 1758 4,883 2197,4 6,10420 1758 9,766 2197,4 12,20830 1758 14,65 2197,4 18,31240 1758 19,533 2197,4 24,41650 1758 24,416 2197,4 30,5260 1758 29,299 2197,4 36,62470 1758 34,182 2197,4 42,72880 1758 39,066 2197,4 48,83290 1758 43,949 2197,4 54,936

100 1758 48,832 2197,4 61,04110 1758 53,715 2197,4 67,144120 1758 58,598 2197,4 73,248130 1758 63,482 2197,4 79,352140 1758 68,365 2197,4 85,456150 1758 73,248 2197,4 91,56160 1758 78,131 2197,4 97,664170 1758 83,014 2197,4 103,768180 1758 87,898 2197,4 109,872

12

Tabela 15. Otpor i snaga uspona za slučaj opterećenja 2

Brzinav (km/h)


Snagauspona(kW)

uspon 4%


Snagauspona(kW)

uspon 8%


Snagauspona(kW)

uspon 12%0 539,55 0 1079,1 0 1618,65 010 539,55 1,499 1079,1 2,998 1618,65 4,49620 539,55 2,998 1079,1 5,995 1618,65 8,99230 539,55 4,496 1079,1 8,992 1618,65 13,48940 539,55 5,995 1079,1 11,99 1618,65 17,98550 539,55 7,494 1079,1 14,987 1618,65 22,48160 539,55 8,992 1079,1 17,985 1618,65 26,97770 539,55 10,491 1079,1 20,982 1618,65 31,47480 539,55 11,99 1079,1 23,98 1618,65 35,9790 539,55 13,489 1079,1 26,977 1618,65 40,466

100 539,55 14,987 1079,1 29,975 1618,65 44,962110 539,55 16,486 1079,1 32,972 1618,65 49,459120 539,55 17,985 1079,1 35,97 1618,65 53,955130 539,55 19,484 1079,1 38,967 1618,65 58,451140 539,55 20,982 1079,1 41,965 1618,65 62,947150 539,55 22,481 1079,1 44,962 1618,65 67,444160 539,55 23,98 1079,1 47,96 1618,65 71,94170 539,55 25,479 1079,1 50,957 1618,65 76,436180 539,55 26,977 1079,1 53,955 1618,65 80,933

Brzinav (km/h)


Snagauspona(kW)

uspon 16%


Snagauspona(kW)

uspon 20%0 2158,2 0 2698 010 2158,2 5,995 2698 7,49420 2158,2 11,99 2698 14,98830 2158,2 17,985 2698 22,48140 2158,2 23,98 2698 29,97550 2158,2 29,975 2698 37,46960 2158,2 35,97 2698 44,96270 2158,2 41,965 2698 52,45680 2158,2 47,96 2698 59,9590 2158,2 53,995 2698 67,444

100 2158,2 59,95 2698 74,938110 2158,2 65,945 2698 82,431120 2158,2 71,94 2698 89,925130 2158,2 77,935 2698 97,419140 2158,2 83,93 2698 104,913150 2158,2 89,925 2698 112,406160 2158,2 95,92 2698 119,9170 2158,2 101,915 2698 127,394180 2158,2 107,91 2698 134,88

13

Na osnovu rezutata datih u tabelama 14 i 15 mogu se nacrtati krive otpora uspona prikazane na slici 8za slučaj različitih opterećenja, odnosno krive potrebne snage za savladavanje otpora uspona prikazanena slici 9.

Slika 8. Otpori uspona za slučaj različitih opterećenja

Slika 9. Snage uspona za slučaj različitih opterećenja

Na osnovu dobivenih rezultata dati komentar na sljedeća pitanja:1. Kako utiče brzina vozila na otpor i snagu otpora uspona?2. Kako utiče opterećenje vozila na otpor i snagu uspona?te dodati vlastiti komentar po želji.


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Otp

or u

spon

a (N

)Opterećenje 1

Opterećenje 2

u = 20%

u = 16%

u = 12%

u = 8%

u = 4%


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Sna

ga u

spon

a (k

W)

u = 20%

u = 16%

u = 12%

u = 8%

u = 4%

14

4. KARAKTERISTIKE POGONSKOG AGREGATA

Kao što je u uvodu zadatka rečeno, za uporednu analizu motornog vozila Renault Clio izabrana su dvapogonska agregata, tj. jedan benzinski i jedan dizel motor. Ukoliko kandidat raspolaže sa vanjskimbrzinskim karakteristikama snage i momenta, potrebno je da iste prikaže uporedno na dijagramu snagei dijagramu momenta kako je to prikazano na slikama 10 i 11. Međutim, ako kandidat ne raspolaže savanjskim brzinskim karakteristikama datim od proizvođača, tada je dužan da iste odredi korištenjemLiderman-ovog izraza. Liderman-ov izraz za snagu motora definisan je izrazom (4.1):

)( 32max, RRRee ncnbnaPP ⋅−⋅+⋅⋅= (4.1)

dok se obrtni moment motora određuje korištenjem izraza (4.2):

)( 2RRPe ncnbaMM ⋅−⋅+⋅= (4.2)

gdje su:Pe,max – maksimalna snaga motora;MP – moment motora pri maksimalnoj snazi;a, b, c – konstante koje zavise od tipa motora;nR – relativni broj okretaja motora.

Konstante Liderman-ovog izraza se određuju korištenjem sljedećih izraza:

2)1()2(1

−−⋅−=

n

nnM

eeeea (4.3)

2)1()1(2

−−=

n

Mn

eeeb (4.4)

2

2

)1()1(

−−=

n

Mn

eeec (4.5)

U prethodnim izrazima (4.3, 4.4 i 4.5) figurišu koeficijenti elastičnosti motora po obrtnom momentu ibroju okretaja, a koji se mogu odrediti na osnovu sljedećih definicija:

a) koeficijent elastičnosti motora po obrtnom momentu:

P

eM M

Me max,= (4.6)

b) koeficijent elastičnosti motora po broju obrtaja:

M

Pn n

ne = (4.7)

pri čemu su:Me,max – maksimalni obrtni moment motora;nP – broj okretaja motora pri maksimalnoj snazi;nM – broj okretaja motora pri maksimalnom obrtnom momentu.

15

Na kraju, potrebno je definisati još i relativni broj okretaja motora:

PR n

nn = (4.8)

pri čemu je n – trenutni broj okretaja motora.

Uvrštavanjem podataka dobivenih od strane proizvođača u slučaju benzinskog motora izraz (4.1)dobiva sljedeći oblik:

)753,0958,0795,0( 32max, RRRee nnnPP ⋅−⋅+⋅⋅= (4.9)

dok u slučaju dizel motora izraz (4.1) glasi:

)585,1585,11( 32max, RRRee nnnPP ⋅−⋅+⋅⋅= (4.10)

Korištenjem izraza (4.9) i (4.10), te poznate zavisnosti između snage i obrtnog momenta motora,određene su tačke koje definišu vanjske brzinske karakteristike snage i obrtnog momenta motora uzavisnosti od broja okretaja motora, a koje su prikazane u tabeli 16.

Tabela 16. Brzinske karakteristike benzinskog i dizel motora

Benzinski motor Dizel motorBroj okretajamotora

n (o/min)Snaga

Pe (kW)Obrtni moment

Me (Nm)Snaga

Pe (kW)Obrtni moment

Me (Nm)1000 9,44 90,145 15,57 148,651500 15,00 95,49 24,69 157,1622000 20,87 99,65 33,51 160,002500 26,87 102,62 41,15 157,163000 32,80 104,41 46,70 148,653500 38,49 105 49,28 134,464000 43,73 104,41 48,00 114,594500 48,36 12,62 - -5000 52,18 99,652 - -5500 55,00 95,49 - -

Na osnovu rezultata datih u tabeli 16, izgled vanjskih brzinskih karakteristika snage i obrtnogmomenta benzinskog i dizel motora prikazani su na slikama 10 i 11.

Na osnovu dobivenih rezultata dati odgovor na sljedeća pitanja:1. Generalno, šta utiče na snagu i obrtni moment motora?2. Zašto u zajedničkom broju okretaja, dizel motor ima bolje karakteristike snage i

obrtnog momenta u odnosu na benzinski motor?3. Zašto benzinski motor ima veći maksimalni broj okretaja motora?4. Šta bi se postiglo povećanjem maksimalnog broja okretaja dizel motora?5. Komentarisati koeficijente elastičnosti motora!6. Dok dizel motor raspolaže s većim obrtnim momentom, a benzinski motor sa većom

snagom i maksimalni brojem okretaja motora, kakve bi bile dinamičke karakteristikevozila ako bi se u oba slučaja koristila ista "transmisija" (isti prenosni odnosi umjenjaču i glavnom prenosniku)?

te dodati vlastiti komentar po želji.

16

Slika 10. Krive snage benzinskog i dizel motora

Slika 11. Krive obrtnog momenta benzinskog i dizel motora

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000Broj okretaja motora (o/min)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Snag

a m

otor

a (k

W)

Benzinski motor

Dizel motor


80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Mom

ent m

otor

a (N

m)

Benzinski motor

Dizel motor

17

5. DIJAGRAMI MJENJAČA

S ciljem definisanja dinamike motornog vozila od velikog značaja je prikazivanje testerastogdijagrama mjenjača. U tu svrhu neophodno je odrediti brzine vozila u zavisnosti od broja okretajamotora i prenosnih odnosa u transmisiji.

0iirrv

mj

edTd ⋅

⋅=⋅= ωω (5.1)

pri čemu su:rd – dinamički poluprečnik točka;ωT – ugaona brzina točka;ωe – ugaona brzina motora;imj – prenosni odnos u mjenjaču;i0 – prenosni odnos u glavnom prenosniku.

Uvrštavajući sve neophodne podatke, definisane u uvodu ovog zadatka, mogu se odredite brzinevozila u pojedinim stepenima prenosa za vozilo sa benzinskim i dizel motorom, čije vrijednosti su dateu tabeli 17, odnosno tabeli 18.

Tabela 17. Brzine vozila u pojedinim stepenima prenosa s benzinskim motorom

Broj okretajamotora(o/min)

Brzina u 1.stepenu prenosa

(km/h)


(km/h)


(km/h)


(km/h)


(km/h)1000 8,25 14,94 21,05 26,78 35,181500 12,37 22,41 31,58 40,47 52,762000 16,49 29,88 42,10 53,96 70,352500 20,61 37,35 52,63 67,45 87,943000 24,74 44,82 63,16 80,94 105,523500 28,86 52,29 73,68 94,43 123,114000 32,98 59,76 84,21 107,92 140,704500 37,11 67,23 94,73 121,40 158,285000 41,23 74,70 105,26 134,89 175,875500 45,35 82,17 115,78 148,38 193,45

Tabela 18. Brzine vozila u pojedinim stepenima prenosa s dizel motorom



(km/h)


(km/h)


(km/h)


(km/h)


(km/h)1000 9,4 17,03 24,0 30,76 40,101500 14,1 25,55 36,0 46,14 60,152000 18,8 34,06 48,0 61,51 80,202500 23,5 42,58 60,0 76,89 100,253000 28,2 51,10 72,0 92,27 120,303500 32,9 59,61 84,0 107,65 140,354000 37,6 68,13 96,0 123,03 160,41

Uporedni dijagram mjenjača za vozilo sa benzinskim i dizel motorom prikazan je na slici 12.

18

Slika 12. Dijagrami mjenjača

Na osnovu dobivenih rezultata dati odgovor na sljedeća pitanja:1. Kako su definisani prenosni odnosi u mjenjaču (geometrijska ili neka druga raspodjela)?2. Zašto se proizvođač vozila odlučio za ovakav raspored prenosnih odnosa u mjenjaču?3. Komentarisati izbor prenosnog odnosa u glavnom prenosniku!4. Zašto je u konkretnom slučaju prenosni odnos u glavnom prenosniku manji kod vozila sa dizel

motorom?5. Šta je uticalo na činjenicu da vozilo sa benzinskim motorom postiže veće maksimalne brzine u

pojedinim stepenima prenosa?6. Da li prenosni odnosi u transmisiji utiču na maksimalnu brzinu vozila?7. Komentarisati dobivene vrijednosti maksimalne brzine vozila i vrijednosti definisane od strane

proizvođača!8. Kako bi izgledao dijagram mjenjača za vozilo s benzinskim i dizel motorom da su u oba slučaja

zadržani isti prenosni odnosi u mjenjaču i glavnom prenosniku?te dodati vlastiti komentar po želji.


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Brzi

na v

ozila

(km

/h)

1. stepen prenosa

2. stepen prenosa

3. stepen prenosa

4. stepen prenosa

5. stepen prenosa

19

6. NORMALNI DIJAGRAMI VUČE – BILANS POTREBNE I RASPOLOŽIVE SNAGE

U svrhu definisanja mogućnosti kretanja vozila u različitim eksploatacionim uslovima neophodno jeizraditi normalne dijagrame vuče (NDV) i bilanse potrebne i raspoložive snage.

6.1. Normalni dijagrami vuče

Normalni dijagram vuče predstavlja zavisnost raspoložive obodne sile na točku i ukupnih otpora kojise javljaju pri kretanju vozila (otpor kotrljanja, otpor vazduha, otpor uspona). Kako su otpori kretanjaizračunati u poglavlju broj 3, a brzine kretanja vozila s benzinskim i dizel motorom u poglavlju broj 5,preostaje samo da se odrede obodne sile na točku korištenjem izraza (6.1):

d

mjmjemjo r

iinMF

η⋅⋅⋅= 0

,

)((6.1)

gdje su:Fo,mj – obodna sila na točku o određenom stepenu prenosa mjenjača;Me(n) – obrtni moment motora u funkciji broja okretaja motora;ηmj – stepen korisnosti transmisije u određenom stepenu prenosa mjenjača.

Jedina nepoznata veličina u izrazu (6.1) su stepeni korisnosti transmisije u određenim stepenimaprenosa. Kandidatu se dozvoljava da pomenute koeficijente izračuna korištenjem dostupne literatureili da iste usvoji s određenim objašnjenjem (konstantne ili promjenjive vrijednosti u zavisnosti odprenosnog odnosa u mjenjaču). Za potrebe ovog zadatka usvojene su sljedeće vrijednosti:η1 = 0,91 – stepen korisnosti transmisije u 1. stepenu prenosa;η2 = 0,91 – stepen korisnosti transmisije u 2. stepenu prenosa;η3 = 0,92 – stepen korisnosti transmisije u 3. stepenu prenosa;η4 = 0,93 – stepen korisnosti transmisije u 4. stepenu prenosa iη5 = 0,94 – stepen korisnosti transmisije u 5. stepenu prenosa.

Korištenjem izraza (6.1) dobivene su vrijednosti obodnih sila za slučaj vozila sa benzinskim motoromkoje prikazane u tabeli 19.

Tabela 19. Obodne sile vozila sa benzinskim motorom


Obodna sila u 1.stepenu prenosa

(N)


(N)


(N)


(N)


(N)1000 3750 2070 1485 1171 9081500 3973 2193 1573 1241 9622000 4146 2288 1642 1295 10042500 4270 2357 1691 1334 10343000 4344 2397 1720 1357 10523500 4369 2411 1730 1365 10584000 4344 2397 1720 1357 10524500 4270 2357 1691 1334 10345000 4146 2288 1642 1295 10045500 3973 2193 1573 1241 962

Na potpuno analogan način se mogu izračunati i vrijednosti obodnih sila u slučaju vozila sa dizelmotorom, koje su prikazane u tabeli 20.

20

Tabela 20. Obodne sile vozila sa dizel motorom



(N)


(N)


(N)


(N)


(N)1000 5425 2994 2148 1694 13141500 5735 3166 2271 1791 13892000 5839 3223 2312 1824 14142500 5735 3166 2271 1971 13893000 5425 2994 2148 1694 13143500 4907 2708 1943 1533 11884000 4182 2308 1656 1306 1013

S ciljem upoređivanja obodnih sila, na slici 13 dat je uporedni dijagram obodne sile vozila sabenzinskim i dizel motorom.

Slika 13. Uporedni dijagram obodne sile vozila s benzinskim i dizel motorom

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Brzina motornog vozila (km/h)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

Obo

dna

sila

na

točk

u (N

)

21

Na osnovu dobivenih rezultata dati odgovor na sljedeća pitanja:1. Šta je uticalo na razliku u vrijednostima obodne sile za slučaj vozila sa benzinskim i dizel

motorom?2. Kako bi se mogla postići ista maksimalna vrijednost obodne sile u pojedinim stepenima prenosa

vozila sa benzinskim i dizel motorom?3. Ako bi se ostvarile iste maksimalne vrijednosti obodne sile u pojedinim stepenima prenosa

vozila s benzinskim i dizel motorom, kako bi se to odrazilo na kinematske karakteristike vozila(brzinu u pojedinim stepenima prenosa)?

te dodati vlastiti komentar po želji.

Svakako, od posebnog značaja je prikaz normalnog dijagrama vuče za vozilo sa benzinskim i dizelmotorom, što je dato na slikama 14 i 15.

Slika 14. NDV za vozilo sa benzinskim motorom


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

Obo

dna

sila

na

točk

u (N

)

Opterećenje 2

Opterećenje 1

22

Slika 15. NDV za vozilo sa dizel motorom

Na osnovu dobivenih rezultata dati odgovor na sljedeća pitanja:1. Šta utiče na činjenicu da se sa povećanjem uspona kontinualno povećava razlika ukupnog

otpora puta u slučaju vozila s opterećenjem 1 i opterećenjem 2?2. Odrediti maksimalni uspon koji može savladati vozilo sa benzinskim i dizel motorom?3. Da li se izračunati maksimalni uspon može savladati dovođenjem maksimalne obodne sile sa

aspekta raspoloživog prianjanja? Pretpostaviti da se podužna koordinata težišta vozila, uslučaju opterećenja 1, nalazi na polovini međuosovinskog rastojanja?

4. Koje vozilo može savladati veći uspon?5. Na šta se može utrošiti višak obodne sile u pojedinim stepenima prenosa?6. Koje vozilo postiže veće maksimalne brzine u pojedinim stepenima prenosa?7. Koje vozilo s pripadajućom transmisijom i ostvarenom obodnom silom više približava idealnoj

hiperboli. Dati obrazloženje!te dodati vlastiti komentar po želji.


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

Obo

dna

sila

na

točk

u (N

)

23

6.2. Bilans potrebne i raspoložive snage

Slično normalnim dijagramima vuče, verifikaciju prethodnih rezultata i odgovore na postavljenapitanja, može se dobiti na osnovu bilansa potrebne i raspoložive snage. Obzirom da je potrebna snagaveć definisana u poglavlju broj 3, preostaje samo odrediti raspoloživu snagu korištenjem izraza (6.2):

mjemje nPnP η⋅= )()(, (6.2)

pri čemu je Pe(n) – snaga motora u funkciji broja okretaja motora.

Poznavajući stepene korisnosti transmisije, korištenjem izraza (6.2) mogu se odrediti raspoloživesnage u pojedinim stepenima prenosa vozila sa benzinskim i dizel motorom, koje su date u tabelama21 i 22.

Tabela 21: Raspoloživa snaga vozila s benzinskim motorom u pojedinim stepenima prenosa


Snaga u 1.stepenu prenosa

(kW)


(kW)


(kW)


(kW)


(kW)1000 8,59 8,59 8,68 8,78 8,871500 13,65 13,65 13,80 13,95 14,12000 18,99 18,99 19,20 19,41 19,622500 24,45 24,45 24,72 24,99 25,263000 29,85 29,85 30,18 30,50 30,833500 35,02 35,02 35,41 35,79 36,174000 39,80 39,80 40,24 40,67 41,114500 44,01 44,01 44,49 44,97 45,465000 47,48 47,48 48,00 48,53 49,055500 50,05 50,05 50,60 51,15 51,70

Tabela 22: Raspoloživa snaga vozila s dizel motorom u pojedinim stepenima prenosa



(kW)


(kW)


(kW)


(kW)


(kW)1000 14,17 14,17 14,32 14,48 14,631500 22,47 22,47 22,71 22,96 23,212000 30,49 30,49 30,83 31,17 31,502500 37,44 37,44 37,85 38,27 38,683000 42,50 42,50 42,96 43,43 43,903500 44,85 44,85 45,34 45,83 46,324000 43,68 43,68 44,16 44,64 45,12

Na osnovu vrijednosti za raspoložive snage vozila s benzinskim i dizel motorom datih u tabelama 21 i22, te ranije određenih potrebnih snaga za kretanje motornim vozilom definisanih u poglavlju broj 3,može se pristupiti izradi dijagrama potrebne i raspoložive snage. Dijagrami potrebne i raspoloživesnage za slučaj vozila s benzinskim i dizel motorom, te za slučaj različitih opterećenja, prikazani su naslici 16, odnosno 17.

24

Slika 16. Dijagram potrebne i raspoložive snage vozila s benzinskim motorom

Slika 17. Dijagram potrebne i raspoložive snage vozila s dizel motorom


0

10

20

30

40

50

60

Ras

polo

živa

i po

trebn

a sn

aga

(kW

)

Opterećenje 2

Opterećenje 1


0

10

20

30

40

50

60

Ras

polo

živa

i po

trebn

a sn

aga

(kW

)

Opterećenje 2

Opterećenje 1

25

Na osnovu dobivenih rezultata dati odgovor na sljedeća pitanja:1. Uporediti bilanse raspoložive i potrebne snage sa NDV dijagramom vozila sa benzinskim

motorom.2. Uporediti bilanse raspoložive i potrebne snage sa NDV dijagramom vozila sa dizel motorom.te dodati vlastiti komentar po želji.

7. DINAMIČKI FAKTOR I UBRZANJE VOZILA

Na osnovu dosadašnjih razmatranja može se zaključiti da je poređenje dinamičkih karakteristike vozilasa dva različita motora veoma otežano. Dodatni problem se javlja kada se međusobno upoređujurazličita vozila sa potpuno različitim motorima. U tu svrhu, a za razmatranje pravolinijskog kretanjavozila, koristi se dinamički faktor koja predstavlja modifikaciju vučne sile. Ovaj način razmatranjauveden je na prijedlog Čudakova koji je uočio da su svi otpori kretanja vozilu, izuzev otpora zraka,ovisni o masi (težini) vozila te da uvođenje dinamičkog faktora može analizu kretanja vozila učinititransparentnijom. Dinamički faktor izračunava se prema obrascu:

gmRF

D Vmjomj ⋅

−= ,

(7.1)

Poznavajući sve neophodne parametre za rješavanje izraza (7.1) u tabelama 23 i 24 su date vrijednostidinamičkog faktora u slučaju vozila s benzinskim i dizel motorom, ali za slučaj opterećenja broj 2.

Tabela 23: Dinamički faktor vozila s benzinskim motorom u pojedinim stepenima prenosa


Dinamičkifaktor u 1.

stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)

1000 0,278 0,153 0,109 0,085 0,0651500 0,294 0,162 0,115 0,089 0,0662000 0,307 0,168 0,118 0,090 0,0652500 0,316 0,172 0,120 0,090 0,0623000 0,321 0,174 0,120 0,090 0,0573500 0,322 0,174 0,118 0,088 0,0504000 0,320 0,171 0,114 0,078 0,0404500 0,314 0,166 0,108 0,071 0,0295000 0,304 0,159 0,101 0,061 0,0165500 0,291 0,150 0,091 0,050 0,0001

Tabela 24: Dinamički faktor vozila s dizel motorom u pojedinim stepenima prenosa


Dinamičkifaktoru 1.

stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)


stepenu prenosa(-)

1000 0,402 0,221 0,158 0,124 0,0941500 0,425 0,233 0,166 0,129 0,0962000 0,432 0,237 0,167 0,128 0,0932500 0,424 0,231 0,162 0,122 0,0843000 0,401 0,217 0,149 0,109 0,0703500 0,362 0,194 0,131 0,092 0,0514000 0,307 0,162 0,105 0,068 0,026

26

Slika 18. Dinamički faktor vozila s benzinskim motorom

Slika 19. Dinamički faktor vozila s dizel motorom


0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Din

amič

ki fa

ktor

(-)


0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Din

amič

ki fa

ktor

(-)

27

Izgled krivi dinamičkog faktora vozila sa benzinskim i dizel motorom dati su na slikama 18 i 19.Premda se zadatkom tražila uporedna zavisnost dinamičkog faktora i koeficijenta otpora puta, naslikama 18 i 19 to ipak nije prikazano. Razlog za to je, što su studenti ranijih generacija ili praviligreške u izradi ili "namještali" rezultate, pa se od kandidata traži savjesnost u izradi zadatka do kraja.Kandidat je dužan prikazati traženu zavisnost te odgovoriti na sljedeća pitanja:1. Da li se mogu uporediti NDV, bilans potrebne i raspoložive snage i zavisnost dinamičkog

faktora i koeficijenta otpora puta za jedno vozilo?2. Zašto je dinamički faktor vozila sa dizel motorom veći od dinamičkog faktora vozila sa

benzinskim motorom i šta to može imati za posljedicu?te dodati vlastiti komentar po želji.

Poznavajući vrijednosti dinamičkog faktora i koeficijenta otpora puta može se pristupiti određivanjuvrijednosti ubrzanja vozila u pojedinim stepenima prenosa korištenje izraza (7.2):

( ) gfDj mjmj ⋅−= (7.2)

Vrijednosti ubrzanja vozila sa benzinskim i dizel motorom data su u tabelama 25 i 26.

Tabela 25. Ubrzanje vozila sa benzinskim motorom


Ubrzanje u 1.stepenu prenosa

(m/s2)


(m/s2)


(m/s2)


(m/s2)


(m/s2)1000 2,628 1,403 0,974 0,740 0,5391500 2,788 1,487 1,027 0,774 0,5502000 2,912 1,549 1,063 0,789 0,5402500 3,000 1,590 1,080 0,787 0,5103000 3,050 1,608 1,078 0,766 0,4593500 3,063 1,604 1,059 0,728 0,3884000 3,041 1,579 1,021 0,671 0,2984500 2,981 1,531 0,964 0,597 0,1865000 2,885 1,462 0,890 0,504 0,0555500 2,753 1,371 0,796 0,394 -0,097

Tabela 26. Ubrzanje vozila sa dizel motorom



(m/s2)


(m/s2)


(m/s2)


(m/s2)


(m/s2)1000 3,845 2,074 1,453 1,117 0,8271500 4,069 2,192 1,530 1,165 0,8442000 4,142 2,224 1,541 1,158 0,8102500 4,063 2,170 1,487 1,094 0,7243000 3,832 2,031 1,367 0,975 0,5873500 3,450 1,805 1,183 0,800 0,3984000 2,917 1,494 0,934 0,569 0,158

Rezultati proračuna prikazani u tabelama 25 i 26 se mogu iskoristiti za prikazivanje krivi ubrzanjavozila u pojedinim stepenima prenosa, što se vidi na slikama 20 i 21.

28

Slika 20. Krive ubrzanja vozila s benzinskim motorom

Slika 21. Krive ubrzanja vozila s dizel motorom


0

1

2

3

4

5

Ubr

zanj

e (m

/s2)


0

1

2

3

4

5

Ubr

zanj

e (m

/s2)

29

8. DINAMIČKE PERFORMANSE VOZILA

Vrijeme ubrzanja vozila do dostizanja određene brzine izračunavamo koristeći relaciju:

dtdvj = (8.1)

Odavde slijedi:

jdvdt = (8.2)

te nakon integriranja slijedi relacija za izračunavanje vremena potrebnog za dostizanje određenebrzine:

∫=2

1

1v

vdv

jt (8.3)

Na osnovu provedene integracije, u slučaju opterećenja broj 2 vozilo s benzinskim i dizel motoromubrzava od 0-100 km/h po dijagramima prikazanim na slici 22.

Slika 22. Krive ubrzanja vozila s benzinskim i dizel motorom

0 20 40 60 80 100 120Brzina motornog vozila (km/h)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Vrije

me

ubrz

avan

ja (s

)

Vozilo s benzinskim motorom

Vozilo s dizel motorom

30

Interesantno je analizirati i vremena potrebna za ubrzavanje u pojedinim stepenima prenosa, što je datou tabeli 26.

Tabela 26. Vrijeme ubrzavanja u sekundama

Vozilo s benzinskim motorom Vozilo s dizel motoromDijapazon brzine(km/h) 4. stepen prenosa 5. stepen prenosa 4. stepen prenosa 5. stepen prenosa80-120 15,946 23,66 12,965 15,61260-100 14,604 21,35 10,546 13,885

Komentarisati dobivene rezultate!!!

Sa druge strane, put potreban za dostizanje određene brzine se određuje polazeći od relacije 8.4:

dsdvv

dsdv

dtds

dsds

dtdv

dtdvj ==⋅== (8.4)

Odavde slijedi:

dvjvds = (8.5)

te nakon integriranja slijedi relacija za izračunavanje puta potrebnog za dostizanje određene brzine:

∫=2

1

v

vdv

jvs (8.6)

31

9. KOČIONE PERFORMANSE VOZILA

Pošto su u prethodnoj tački analizirane mogućnosti vozila sa stanovišta ubrzanja, potrebno jeanalizirati i kočione performanse vozila, odnosno odrediti put i vrijeme kočenja vozilom, za različiteuslove puta (suh i mokar kolovoz).Pri ovoj analizi posmatra se slučaj kočenja vozilom na horizontalnom putu, pa jednačina ravnoteže silau pravcu kretanja vozila glasi:

0=−++ jvf RRRK (9.1)gdje je K ukupna kočiona sila

U slučaju kočenja sa maksimalnim mogućnostima kočionog sistema, uz potpuno iskorištenjeraspoloživog prianjanja, maksimalno usporenje vozila je:

ϕ⋅= gjmax (9.2)

Minimalni put kočenja, pri kočenju do potpunog zaustavljanja (vk=0), na osnovu (8.5), je određenrelacijom:

max

pmin j

vs

⋅=

2

2

(9.3)

Izraz (9.3) predstavlja teoretski put kočenja vozila. Teoretski put kočenja, obzirom na relaciju (9.2), nezavisi od težine i pogonskih karakteristika vozila, nego samo od početne brzine vozila i uslovaprianjanja. Prema tome će oba analizirana vozila, za oba slučaja opterećenja imati isti teoretski putkočenja. Uzimajući u obzir dva različita stanja kolovoza (suh kolovoz ϕ1=0,7 i mokar kolovoz ϕ2=0,5)teoretski put kočenja, u zavisnosti od početne brzine vozila prikazan je na slici 23.

0 20 40 60 80 100 120 140Brzina motornog vozila (km/h)

0

20

40

60

80

100

120

Teor

etsk

i put

koč

enja

(m)

��Suh kolovoz

Vlažan kolovoz

Slika 23. Krive minimalnog puta kočenja vozila za različita stanja kolovoza

32

Pri kočenju do potpunog zaustavljanja (vk=0) vrijeme kočenja je, na osnovu (8.1) i (8.2) određenorelacijom:

max

p

jv

t = (9.4)

Za dva različita stanja kolovoza (suh kolovoz ϕ1=0,7 i mokar kolovoz ϕ2=0,5) vrijeme kočenja, uzavisnosti od početne brzine vozila prikazno je na slici 24.

0 20 40 60 80 100 120 140Brzina motornog vozila (km/h)

0

1

2

3

4

5

6

7

Vrije

me

koče

nja

(s)

��Suh kolovoz

Vlažan kolovoz

Slika 24. Krive vremena kočenja vozila za različita stanja kolovoza

Vrijednosti minimalnog puta i vremena kočenja za neke karakteristične vrijednosti brzina vozilaprikazane su u tabeli 27.

Tabela 27. Put i vrijeme kočenja za neke karakteristične vrijednosti brzina vozila

vp (km/h) 60 80 100 120

ϕ=0,7 20,226 35,956 56,182 80,902smin (m)

ϕ=0,5 28,316 50,339 78,655 113,263ϕ=0,7 2,427 3,236 4,045 4,854

t (s)ϕ=0,5 3,398 4,530 5,663 6,796

Na osnovu dobivenih rezultata dati odgovor na slijedeća pitanja:1. Komentirati dijagrame teoretskog puta i vremena kočenja.2. Objasniti zašto su vrijednosti iste za oba vozila.3. Da li će stvarni put kočenja biti veći ili manji od teoretskog?4. Objasniti odstupanje.5. Da li se mogu uporediti rezultati prikazani na slikama 21 i 22 sa rezultatima na slikama 23 i 24.

Dati komentar.6. Kako masa vozila utiče proces kočenja?

33

10. BRZINE ZANOŠENJA I PREVRTANJA VOZILA

Prilikom krivolinijske vožnje pojavljuje se, uslijed djelovanja centrifugalne sile, mogućnost bočnogzanošenja, odnosno bočnog prevrtanja vozila. Do zanošenja vozila dolazi kada su bočne reakcije tlamanje od komponente centrifugalne sile koja je paralelna sa putem. Ova mogućnost naročito jeizražena pri vožnji po putu sa niskim vrijednostima koeficijenta prianjanja, što je na primjer slučaj kodmokrog puta. Do prevrtanja vozila dolazi kada, uslijed momenta kojim djeluje centrifugalna sila,iščezne opterećenje unutrašnjeg para točkova.

10.1 Granična brzina zanošenja vozila vGZ.

Granična brzina zanošenja vozila može se odrediti iz jednakosti sila koje se opiru zanošenju vozila isila koje to izazivaju i predstavljena je izrazom:

βϕβϕρ

tgtggvGZ ⋅−

+⋅⋅=1

(10.1)

gdje je:ρ - radijus krivine puta (m)β - poprečni nagib putaϕ - koeficijent prianjanja

Za dva različita stanja kolovoza (suh kolovoz ϕ1=0,7 i mokar kolovoz ϕ2=0,5) i uglove poprečnognagiba puta β = 2o, 4o, 6o, 8o i 10o brzine zanošenja vozila, u zavisnosti od radijusa krivine putaprikazane su na slikama 25. do 30. i u tabeli 28.

10.2 Granična brzina prevrtanja vozila vGP

Granična brzina prevrtanja vozila određena je izrazom:

ββρ

tgThtghTgv

T

TGP ⋅−⋅

⋅⋅+⋅⋅=2

2 (10.2)

Stabilnost vozila sa stanovišta prevrtanja povećava se sa smanjivanjem visine težišta hT ipovećavanjem traga točkova T.

Ako se ne raspolaže podacima o visini težišta razmatranog vozila, mogu se usvojiti orijentacionevrijednosti preporučene u literaturi (D. Janković, J. Todorović: Teorija kretanja motornih vozila). Pritome treba voditi računa da se visina težišta vozila mijenja sa promjenom opterećenja. Shodno tome zanaredni proračun se usvaja da se visina težišta vozila mijenja u rasponu od 0,45 – 0,55 m.

Uzimajući u obzir uglove poprečnog nagiba puta β = 2o, 4o, 6o, 8o i 10o i navedeni dijapazon promjenevisine težišta, brzine prevrtanja vozila, u zavisnosti od radijusa krivine puta prikazane su na slikama25. do 30. i u tabeli 28.

Tabela 28a. Brzine zanošenja i prevrtanja vozila za uglove poprečnog nagiba puta 0o i 2o

β = 0o β = 2o

vGZ (km/h) vGP (km/h) vGZ (km/h) vGP (km/h)ρ (m)ϕ=0,7 ϕ=0,5 hT=0,45 hT=0,55 ϕ=0,7 ϕ=0,5 hT=0,45 hT=0,55

50 66,706 56,377 98,441 89,043 69,201 58,829 102,323 92,314100 94,337 79,730 139,217 125,926 97,865 83,196 144,707 130,552150 115,539 97,648 170,505 154,228 119,860 101,894 177,229 159,893200 133,413 112,755 196,882 178,087 138,403 117,658 204,646 184,628250 149,161 126,064 220,121 199,107 154,739 131,545 228,801 206,421300 163,397 138,096 241,131 218,111 169,508 144,101 250,640 226,122

34

0 50 100 150 200 250 300Radijus krivine puta (m)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240Br

zina

pre

vrta

nja

i brz

ina

zano

šenj

a vo

zila

(km

/h)

��

Brzina prevrtanja vozilaBrzina zanošenja vozilaMaksimalna brzina vozila

��Poprečni nagib puta 0o

suh kolovoz

mokar kolovoz

vozilo sa benzinskim motorom

vozilo sa dizel motorom

T,max

T,min

h

h


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

Brzi

na p

revr

tanj

a i b

rzin

a za

noše

nja

vozi

la (k

m/h

)

��

Brzina prevrtanja vozilaBrzina zanošenja vozilaMaksimalna brzina vozila

��Poprečni nagib puta 2 o

suh kolovoz

mokar kolovoz



T,max

T,min

h

h

Slika 25. Brzine zanošenja i prevrtanja vozila u zavisnostiod radijusa krivine puta, za vrijednosti ugla poprečnognagiba puta 0o i različita stanja kolovoza

Slika 26. Brzine zanošenja i prevrtanja vozila u zavisnostiod radijusa krivine puta, za vrijednosti ugla poprečnognagiba puta 2o i različita stanja kolovoza.

Tabela 28b. Brzine zanošenja i prevrtanja vozila za uglove poprečnog nagiba puta 4o i 6o

β = 4o β = 6o


50 71,737 61,271 106,510 95,777 74,326 63,134 111,064 99,468100 101,451 86,651 150,629 135,450 105,113 89,285 157,068 140,669150 124,252 106,125 184,482 165,891 128,736 109,351 192,368 172,284200 143,474 122,543 213,021 191,555 148,652 126,268 222,128 198,936250 160,409 137,007 238,165 214,165 166,198 141,172 248,347 222,417300 175,719 150,084 260,897 234,606 182,061 154,646 272,050 243,646


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

Brzi

na p

revr

tanj

a i b

rzin

a za

noše

nja

vozi

la (k

m/h

)

��Brzina prevrtanja vozila

Brzina zanošenja vozilaMaksimalna brzina vozila


suh kolovoz

mokar kolovoz



T,max

T,min

h

h


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

Brzi

na p

revr

tanj

a i b

rzin

a za

noše

nja

vozi

la (k

m/h

)




suh kolovoz

mokar kolovoz



T,max

T,min

h

h

Slika 27. Brzine zanošenja i prevrtanja vozila u zavisnostiod radijusa krivine puta, za vrijednosti ugla poprečnognagiba puta 4o i različita stanja kolovoza


35

Tabela 28c. Brzine zanošenja i prevrtanja vozila za uglove poprečnog nagiba puta 8o i 10o

β = 8o β = 10o


50 76,982 66,178 116,060 103,427 79,718 68,666 121,598 107,708100 108,869 93,590 164,134 146,269 112,739 97,108 171,965 152,322150 133,336 114,624 201,022 179,142 138,077 118,933 210,614 186,555200 153,964 132,357 232,120 206,855 159,437 137,332 243,196 215,416250 172,137 147,979 259,518 231,271 178,256 153,541 271,901 240,842300 188,566 162,103 284,288 253,345 195,270 168,196 297,853 263,830


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

Brzi

na p

revr

tanj

a i b

rzin

a za

noše

nja

vozi

la (k

m/h

)



��

Poprečni nagib puta 8 o

suh kolovoz

mokar kolovoz



T,max

T,min

h

h


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

Brzi

na p

revr

tanj

a i b

rzin

a za

noše

nja

vozi

la (k

m/h

)



��

Poprečni nagib puta 10o

suh kolovoz

mokar kolovoz



T,max

T,min

h

h



Na osnovu dobivenih rezultata dati odgovor na slijedeća pitanja:1. Komentirati dobivene rezultate.2. Koji su najbitniji pokazatelji za stabilnost vozila?3. Da li će prije doći do prevrtanja ili zanošenja vozila?4. Kad će prevrtanje nastupiti prije zanošenja?5. Šta treba obezbjediti da bi se osiguralo da zanošenje nastupi prije prevrtanja vozila?6. Kako poprečni nagib puta utiče na brzine zanošenja i prevrtanja vozila?7. Koje su granične vrijednosti radijusa krivine pri kojima ne može doći do zanošenja, odnosno

prevrtanja vozila, na horizontalnom putu?

36

11. EKONOMSKA ANALIZA KORIŠTENJA VOZILA

U okviru ove tačke potrebno je uporediti ekonomsku isplativost vozila sa benzinskim i dizel motorom,sa stanovišta potrošnje goriva, pređene kilometraže, te pokušati izvući neke zaključke.Zanemarujući troškove redovnog održavanja vozila, koji su za oba izabrana vozila na približno istomnivou, treba odrediti potrebnu pređenu kilometražu, da bi se troškovi vozila sa benzinskim motoromizjednačili sa troškovima vozila sa dizel motorom, a prema izrazu:

CGXPGNCVTV ⋅⋅+=100

(11.1)

TV – troškovi vozila (KM);NCV – nabavna cijena vozila (KM);PG – prosječna potrošnja goriva (l/100 km);X – broj pređenih kilometara (km);CG – cijena goriva (KM/l).

Računajući nabavnu cijenu vozila i prosječnu potrošnju goriva (tačka 2), te cijene goriva (eurodizel=1,41 KM/l i bezolovni benzin 95 =1,43 KM/l – Energopetrol, 20.04.2002) za oba izabrana vozila,dobija se dijagram na slici 31. Na osnovu dijagrama može se izvesti zaključak da će se, premanabavnoj cijeni vozila i potrošnji goriva, troškovi vozila sa benzinskim i dizel motorom izjednačitiposlije pređenih 114 406 km.

0 25000 50000 75000 100000 125000 150000Pređena kilometraža (km)

20000

25000

30000

35000

40000

Troš

kovi

(KM

)

114406

��vozilo sa benzinskim motorom


Slika 31. Uporedni troškovi vozila sa benzinskim i dizel motorom

Na osnovu dobivenih rezultata potrebno je:1. Komentirati dobijeni rezultat (u kojim je uslovima isplativa kupovina pojedinog modela vozila).

Documents

Primjer izrade projektnog zadataka_Clio