tarea Motores 3

DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA.

Universidad de Santiago de Chile

Tarea nmero 3 de motores.

seleccin de motor

Bajo requerimientos.

Profesor: Roberto Santander.

Alumno: Carlos Ignacio Lara Vsquez.

.



Contenido Teora. ................................................................................................................................................. 3

Cadena cinemtica .......................................................................................................................... 3

Estabilidad ....................................................................................................................................... 4

Rodadura. ........................................................................................................................................ 6

Resistencia por la pendiente de la carretera. ................................................................................. 6

Caractersticas del motor seleccionado. ............................................................................................. 7

Conclusiones. .................................................................................................................................... 12



Teora.

Cadena cinemtica Generalidades

La cadena cinemtica de un vehculo automvil la constituye el conjunto de rganos y mecanismos encargado de transmitir el movimiento desde su generacin (en el motor) hasta las ruedas motrices.

Dentro de los componentes que constituyen la cadena cinemtica de un vehculo se pueden distinguir dos grandes grupos:

el motor, que es el foco de generacin del movimiento.

el sistema de transmisin, encargado de transmitir este movimiento desde su generacin hasta su destino final en las ruedas motrices del vehculo.



A su vez, el sistema de transmisin de un vehculo est compuesto por los siguientes rganos de transmisin del movimiento:

embrague.

caja de cambios de marchas o de velocidades.

ejes de transmisin, entre los cuales se distingue el eje primario que conecta la salida del embrague del motor con la entrada a la caja de velocidades, y el eje secundario de transmisin que conecta la salida de la caja de velocidades con la entrada al grupo cnico-diferencial instalado en el eje motriz;

el grupo cnico-diferencial que es un mecanismo reductor instalado en el tren del eje motriz;

los palieres o semirboles que conectan el grupo diferencial con las ruedas motrices;

las ruedas motrices.

Estabilidad Deslizamiento y rodadura

Como se sabe, cuando un cuerpo se encuentra apoyado en el suelo y queremos arrastrarlo o deslizarlo, la fuerza que se opone a este movimiento de deslizamiento por el suelo se denomina fuerza de rozamiento o adherencia, la cual se establece entre la superficie en contacto del cuerpo con el suelo.



Pues bien, trasladado este concepto a los vehculos, si se supone un vehculo que se encuentra parado en una pendiente, con las ruedas bloqueadas, la fuerza que impide a que el vehculo se deslice pendiente abajo es precisamente la adherencia de los neumticos al suelo.

La magnitud de esta fuerza de adherencia (Fa) entre el vehculo y el suelo viene dada por la siguiente expresin:

Fa = a QT cos

donde,

QT es el peso total del vehculo, aplicado en su c.d.g. es el ngulo que forma el plano inclinado de la carretera con la horizontal a es un coeficiente adimensional, llamado coeficiente de adherencia. *El coeficiente de adherencia (a) es un valor que se obtiene experimentalmente, pues depende tanto de la naturaleza del terreno o pavimento sobre el que circule el vehculo, como del estado y naturaleza de los neumticos. En la siguiente tabla se muestran unos valores orientativos para el coeficiente de adherencia (a), considerndose para todos los casos que el vehculo disponga de los neumticos en buen estado:

Tabla 1. Valores para el coeficiente de adherencia (a)

Estado del pavimento Coeficiente de adherencia (a)

Carretera de cemento 0,8

Empedrado seco 0,7

Asfalto seco 0,6 a 0,75

Carretera hmeda 0,3 a 0,4

Carretera mojada 0,25

Carretera alquitranada y grasienta 0,15 a 0,20

Carretera con barro 0,15

Carretera con hielo 0,08 a 0,1



Rodadura. Como ya se ha explicado anteriormente, el motor de un vehculo desarrolla un par motor, que tras

ser transmitido por los rganos del sistema de transmisin, llega hasta las ruedas motrices.

Como consecuencia de este par motriz, en las ruedas motrices se crea una fuerza tangencial (F), segn se vio en el apartado anterior, que es transmitida tangencialmente por el neumtico en el punto de contacto con el suelo. Pues bien, si esta fuerza tangencial (F) que se genera en el punto de contacto del neumtico con el suelo, fuera mayor que la de adherencia (Fa) entre las ruedas motrices y el suelo, entonces la rueda no rodara sino que deslizara y patinara sobre el terreno. Por el contrario, y como ocurre normalmente, si la fuerza motriz (F) que transmite la rueda es menor que la fuerza de adherencia (Fa) entonces la rueda motriz rodar, haciendo que el vehculo avance correctamente en su marcha. Ello es as, porque en las ruedas motrices se crear un par llamado "par de rodadura", que se resiste al movimiento, y que hace que la rueda ruede y no deslice sobre el terreno.

Resistencia por la pendiente de la carretera. Por definicin exacta, se denomina pendiente de la carretera (i) a la tangente del ngulo inclinado que forma el piso de la carretera con la horizontal, es decir, i = tg = h/L', segn la figura que se adjunta a continuacin.

Pero para ngulos pequeos, como ocurre en la inmensa mayora de las pendientes en los trazados de carretera, se puede simplificar diciendo que:

L' L ; tg sen ; cos = 1



Caractersticas del motor seleccionado. Motor 4HK1-TCS

Numero de cilindros 4

Clilindrada [cc] 5.193

Relacin de compresin 16,9:1

Potencia mxima [Hp] 190/2.600[rpm]

Torque mximo [Nm] 510/1.600[rpm]

Relacin diferencial ID 5,571:1

Relacin de trasmisin 95%

(IC1) 1 6,369:1

(IC2) 2 3,767:1

(IC3) 3 2,385:1

(IC4) 4 1,442:1

(IC5) 5 1,000:1

(IC6) 6 0,720:1

(ICR) R 6,369:1

Radio de la rueda [mm] 398,5

rea frontal [cm2] 7.800

Capacidad del carga [kg] 3.200

Peso bruto del vehculo [kg] 11.000

**Con las caractersticas dada de un vehculo de carga (Chevrolet FRR 1119 E4). Se procede a

realizar un anlisis a una situacin planteada.



Esquema referencial del vehculo en las condiciones dada.

Asumiendo condiciones como:

Patm : 95 KPa ; Tamb : 289.05 K ; aire : 286.9 [

] ; aire : 1.1535 [

3]

considerando los datos de vehculo.

rruda : 398.5 ; Af : 80746 cm2 ; Ca : 0.9 ; T : 0.95

Teniendo en cuenta la existencia de distintos radios de reduccin IC. Se analizara dos tipos de

mara en este caso para tener parmetros a comprar.

IC1 = 6.369 ; IC2 = 3.767

La relacin de reduccin del diferencial corresponde:

ID = 5.571



Teniendo en consideracin que la velocidad en funcin de las RPM que trabaja el motor, estn

dadas por:

Para primera marcha.

1 () = 2

1

Para segunda marcha.

1 () = 2

2

Para calcular las distintas fuerzas esquematizados en la figura 2, se calcula la fuerza de arrastre.

1 () = 1

2 2

2 () = 2

2 2

*teniendo en cuenta que las velocidades estn en funcin de

La fuerza de rodadura est dada por la siguiente ecuacin:

1 () = (0.012 + 0.0003 (1

m

)

1.1

)

2 () = (0.012 + 0.0003 (2

m

)

1.1

)

*La variable G est dado por:

= ( + ) = 100027,83 []



Para el clculo de la fuerza de rampa se utilizara un angulo de 20, la cual se calcula como:

= sin() = 34211.5328 [].

La fuerza de propulsin, considerando una velocidad constante debe ser igual a las fuerzas

resistivas. Ante lo cual se tendr una fuerza de propulsin para cada marcha:

1 = 1 + 1 + 1

2 = 2 + 2 + 2

El momento en la rueda, se obtiene de la siguiente ecuacin:

1 = 1

2 = 2

La relacin que determina el comportamiento del torque requerido.

1 = 1

1

2 = 2

1



Con las ecuaciones dadas y teniendo en consideracin las condiciones dada para el motor, se

puede graficar el torque requerido versus su rpm

Para una pendiente de 20 se puede ver que requiere de gran potencia pero la Marcha 1 satisface

este requerimiento.

Teniendo en cuenta los valores requeridos y utilizando una RPM de 2000, se tendra un torque y

una velocidad de:

(2000 ) = 436.33 [ ]

(2000 ) = 53.20 [

]

El vehculo podra subir con facilidad una pendiente de 20, con una carga de 7.000 [kg] bajo una

velocidad constante de 53,20 [km/hr].

Torque

N(motor)



Analisando el comportamienrto y requirimiento bajo otros requirimientos ( : 10) setendria que:

Grafico de torque versus RPM. Para amnas marchas.

Evaluando las mismas condiciones que en el caso anterior de una pendiente de 20, se puede ver

la diferencia en el caso de una pendiente de 10, se puede apreciar que ahora ya utiliza la segunda

macha se facilita el trabajo, siendo capaz de desarrollar el trabajo a una velocidad de 89 [km/hr].

(2000 ) = 44.17 [ ]

(2000 ) = 89.90 [

]

Conclusiones. Como se observa para una pendiente de 20, el vehculo cumple con el torque requerido otorgado

por la primera marcha, esto es comprensible ya que es la que proporciona mayor potencia. Tambin

es de comprender que difcilmente un vehculo de caractersticas como el sealado y dimensiones

suba por una pendiente de 20 utilizando marchas elevadas y a bajas velocidades.

Al analizar el grafico se puede apreciar el funcionamiento de una trasmisin, que permite

aprovechar de mejor manera las distintas fuerzas que se presentan, es por ello que a bajas

velocidades se recomienda utilizar una marcha menor, donde la potencia proporcionada ser

entregada a menores rpm, a medida que se incrementa la velocidad ir aumentando la marcha, para

que en conjunto con la inercia de rotacin que tiene el motor estas marchas proporcionen una

potencia suficiente para mantener el movimiento constante del vehculo sin necesidad de tanta

potencia.

Primera marcha.

Segunda marcha.

Documents

tarea Motores 3