1

MILOSAV OREVI

Kragujevac, 2011

DRUMSKA MOTORNA

VOZILA

Radna verzija

2

Predgovor Ovaj materijal predstavlja radnu verziju budue knjige Drumska motorna vozila. Knjiga je prvenstveno namenjena studentima koji se obrazuju za inenjere mainske i saobraajne struke, kao i studentima drugih obrazovnih profila, koji u okviru svojih studijskih programa izuavaju drumska motorna vozila ili neke od oblasti povezane sa automobilima. U vreme kada sam pisao ovu knjigu bio sam svestan objektivne privredne situacije u Srbiji. Na osnovu svog dugogodinjeg iskustva steenog radom u automobilskoj industriji, na poslovima koji su zahtevali promiljanje i strateko predvianje, kao i na osnovu saznanja steenih bavljenjem nauno-istraivakim radom, procenio sam da su u dananje vreme, ali i u narednim godinama potrebna inenjerska znanja koja nisu iskljuivo okrenuta razvoju vozila. Iz tih razloga, nastojao sam da knjiga prui neophodna teorijska znanja o drumskim vozilima, ali i da omogui brzu primenu sasvim praktinih znanja i nastavak obrazovanja u irokim i multidisciplinaronim oblastima kakave su automobilska industrija i drumski saobraaj. Svestan sam da u knjizi ima greaka, kao i u svakom radnom materijalu, ali one nisu sutinske pa u ih vremenom ispraviti. Knjiga e biti dalje proirivana i modifikovana u skladu sa planovima studijskih programa, potrebama buduih strunjaka i u skladu sa ravojem nauke i tehnologije u oblasti drumskih motornih vozila. Autor

3

SADRAJ

UVOD ............................................................................................................................ 8

1. ISTORIJSKI RAZVOJ DRUMSKIH MOTORNIH VOZILA .................................... 10

1.1 Poeci razvoja dumskih motornih vozila .............................................................. 10 1.1.1 Poeci razvoja kamiona ............................................................................ 12 1.1.2 Poeci razvoja autobusa ............................................................................ 12 1.2 Evolucija drumskih motornih vozila ..................................................................... 12

2. DEFINICIJE VOZILA I PODELE ............................................................................... 16

2.1 Klasifikacija drumskih motornih vozila prema SRPS .......................................... 16 2.2 Podela vozila prema Zakonu o bezbednosti saobraaja na putevima .................. 22 2.3 Klasifikacija i oznaavanje vozila prema broju osovina i pogonskih tokova ...... 25 2.4 Podela vozila prema Pravilniku Evropske unije .................................................... 29

3. POGONSKI AGREGATI ............................................................................................. 31

3.1 Toplotni motori sa unutranjim sagorevanjem ...................................................... 31 3.1.1 Klipni motor sa aksijalnim klipovima (klipni motori SUS) ................... 31 3.1.2 Klipni motori sa rotacionim klipovima (Vankelov motor) .................... 32 3.1.3 Gasna turbina ......................................................................................... 33 3.2 Toplotni motori sa spoljanim sagorevanjem (Stirlig motor) ............................... 36 3.3 Elektro motori ....................................................................................................... 37 3.3.1 Baterijski elektro pogon ......................................................................... 37 3.3.2 Elektro motori sa gorivim elijama ....................................................... 38 3.4 Hibridni pogoni ..................................................................................................... 40 3.4.1 Hibridno elektrino vozilo (HEV) ......................................................... 40 3.4.2 Plug-in hibridno elektrino vozilo (PHEV) ............................................ 41

4. KOTRLJANJE TOKA AUTOMOBILA ................................................................... 42

4 .1 Osnovni pojmovi ................................................................................................... 42 4.2 Mehanika kotrljanja toka ..................................................................................... 43 4.2.1 Kotrljanje gonjenog toka ...................................................................... 43 4.2.2 Kotrljanje pogonskog toka ................................................................... 45 4.2.3 Kotrljanje koenog toka ....................................................................... 46 4.2.4 Koeficijent otpora kotrljanju .................................................................. 47 4.2.5 Koeficijent prianjanja ............................................................................. 50

4

5. RASPODELA TEINE I POLOAJ TEITA .......................................................... 53

5.1 Raspodela teina .................................................................................................... 53 5.2 Odreivanje koordinata teita .............................................................................. 55

6. SILE OTPORA PRI KRETANJU AUTOMOBILA .................................................... 57

6.1 Sila otpora pri kotrljanju ....................................................................................... 58 6.2 Sila otpora vazduha ............................................................................................... 58 6.3 Sila otpora kretanja na usponu .............................................................................. 62 6.4 Otpor kretanju prikolice ........................................................................................ 64 6.5 Otpor inercionih sila ............................................................................................... 647. DINAMKE REAKCIJE TLA .................................................................................... 66 7.1 Najvee vune sile na tokovima i reakcije tla ..................................................... 68 7.1.1 Pogon zadnjim tokovima ...................................................................... 68 7.1.2. Pogon prednjim tokovima .................................................................... 68 7.1.3 Pogon na sva etiri toka ....................................................................... 69 7.2 Granine vrednosti kretanja .................................................................................. 69 7.2.1 Maksimalna vrednost uspona ................................................................. 69 7.2.1.1 Pogon zadnjim tokovima .................................................... 69 7.2.1.2 Pogon prednjim tokovima ................................................... 70 7.2.1.3 Pogon svim tokovima ......................................................... 70 7.2.2 Maksimalna mogua brzina vozila ......................................................... 71 7.2.2.1 Pogon prednjim tokovima ................................................... 71 7.2.2.2 Pogon zadnjim tokovima ..................................................... 71 7.2.2.3 Pogon svim tokovima .......................................................... 72 7.2.3 Maksimalno mogue ubrzanje ............................................................... 72 7.2.3.1 Pogon prednjim tokovima ................................................... 72 7.2.3.2 Pogon zadnjim tokovima .................................................... 72 7.2.3.3 Pogon svim tokovima ......................................................... 72 7.3 Spreg vozila (vuni voz) ....................................................................................... 73 7.4 Bone reakcije tla .................................................................................................. 74

8. VUNO-DINAMIKE KARAKTERISTIKE AUTOMOBILA ................................. 77

8.1 Karakteristike pogonskog motora ......................................................................... 77 8.2 Prenoenje snage na pogonske tokove .................................................................. 78 8.2.1 Osnovni elementi transmisije .................................................................. 78 8.2.2 Mehaniki stepen korisnosti transmisije ................................................ 79 8.3 Vuni bilans automobila ....................................................................................... 80

5

8.4 Vuno-brzinska karakteristika automobila ........................................................... 81 8.5 Dinamika karakteristika vozila ............................................................................ 83 8.5.1 Maksimalni uspon .................................................................................. 85 8.5.2 Odreivanje maksimalne brzine ............................................................. 86 8.5.3 Odreivanje ubrzanja automobila .......................................................... 87 8.5.4 Odreivanje vremena i puta ubrzavanja ................................................. 88 8.5.4.1 Odreivanje vremena ubrzavanja ......................................... 88 8.5.4.2 Odreivanje puta ubrzavanja ................................................ 90 8.5.5 Potronja goriva ..................................................................................... 90 8.6 Bilans snage automobila ....................................................................................... 91 8.7 Izbor prenosnog odnosa glavnog prenosnika ....................................................... 93

9. KOENJE AUTOMOBILA ........................................................................................ 96

9.1 Prethodna razmatranja ......................................................................................... 96 9.2 Maksimalne vrednosti sile koenja ..................................................................... 98 9.2.1 Koenje samo prednjim tokovima ........................................................ 99 9.2.2 Koenje samo zadnjim tokovima .......................................................... 99 9.2.3 Koenje svim tokovima ......................................................................... 99 9.3 Odreivanje maksimalnog usporenja ................................................................... 100 9.4 Proces koenja vreme i put koenja .................................................................. 102 9.4.1 Vreme koenja ....................................................................................... 103 9.4.2 Put koenja .............................................................................................. 103 9.5 Stvarni parametri procesa koenja ....................................................................... 104 9.5.1 Stvarno vreme koenja ........................................................................... 104 9.5.2 Stvarni put koenja ................................................................................ 107

10. STABILNOST AUTOMOBILA .................................................................................. 111

10.1 Poduna stabilnost ............................................................................................... 111 10.1.1 Prevrtanje oko zadnje osovine ............................................................... 111 10.1.1.1 Maksimalni uspona sa gledita proklizavanja vozila ............ 113 10.1.1.2 Stabilnost vozila sa gledita upravljivosti ............................. 114 10.1.2 Prevrtanje vozila oko prednje osovine .................................................... 115 10.2 Poprena stabilnost vozila ................................................................................... 117 10.2.1 Kretanje vozila na putu sa poprenim nagibom ..................................... 117 10.2.2 Prevrtanje vozila na putu sa poprenim nagibom .................................. 118 10.2.3 Proklizavanje vozila na putu sa poprenim nagibom ............................. 118 10.2.4 Kretanje vozila na ravnom horizontalnom putu u krivini ...................... 118

6

10.2.5 Prevrtanje vozila na ravnom horizontalnom putu u krivini ................... 119 10.2.6 Proklizavanje vozila na ravnom horizontalnom putu u krivini .............. 120 10.2.7 Stabilnost vozila na boni vetar ............................................................. 121

11. UPRAVLJANJE AUTOMOBILOM ............................................................................ 122

11.1 Zaokretanje automobila ...................................................................................... 122 11.2 Trapez upravljakog mehanizma ........................................................................ 124 11.3 Elementi stabilnosti upravljajuih tokova ......................................................... 128 11.4 Uticaj elastinosti pneumatika na stabilnost vozila ............................................ 134 11.5 Uticaj procesa koenja na stabilnost vozila ........................................................ 134

12. BEZBEDNOST AUTOMOBILA ................................................................................ 136

12.1 Aktivna bezbednost automobila .......................................................................... 136 12.1.1 Sistemi elektronske kontrole kretanja vozila ........................................ 137

12.1.1.1 Sistem za onemoguavanje blokiranja tokova (ABS - Anti-lock Braking System) ........................................ 137

12.1.1.2 Elektronska distribucija sile koenja (EBD - Electronic Brake Force Distribution) ....................... 140

12.1.1.3 Elektronska kontrola koenja u krivini (CBC - Cornering Brake Control) ........................................ 141 12.1.1.4 Asistencija pri koenju (BAS - Brake Assist System) .......... 141

12.1.1.5 Sistem za regulaciju proklizavanja pogonskih tokova (ASR - Anti Slip Regulation) ............................................... 142

12.1.1.6 Elektronski stabilizacijski program (ESP - Electronic Stability Program) ................................................................ 143 12.1.1.7 Aktivna kontrola vonje (ACC - Active Cruise Control) ..... 146

12.1.1.8 Sistem za kontrolu pritiska u pneumaticima (TPMS - Tyre Pressure Monitoring System) ............................................... 146 12.1.1.9 Aktivna kontrola oslanjanja vozila ....................................... 147 12.1.1.10 Sistem za poveanje vidljivosti pri nonoj vonji ................ 148 12.1.2 Svetla i svetlosna signalizacija .............................................................. 149 12.1.3 Ureaji koji omoguavaju normalnu vidljivost ..................................... 150 12.1.4 Vidno polje ............................................................................................ 150 12.1.5 Konfor putnika ...................................................................................... 152 12.1.6 Poteznica vozila ..................................................................................... 152 12.1.7 Dozvoljena masa prikolice .................................................................... 153 12.1.8 Raspored i poloaj nonih komandi ..................................................... 153 12.1.9 Ergonomske karakteristike vozila ......................................................... 154 12.1.10 Koni ureaji ......................................................................................... 154

7

12.1.11 Tokovi ................................................................................................. 154 12.2 Pasivna bezbednost automobila .......................................................................... 155 12.2.1 Karoserija vozila ................................................................................... 155 12.2.2 Sedita i nasloni za glavu ...................................................................... 158 12.2.3 Sigurnosni pojasevi ............................................................................... 158 12.2.4 Vazduni jastuci (Air bags) ................................................................... 160 12.2.5 Delovi unutranjosti vozila ................................................................... 162 12.2.6 Delovi spoljanosti vozila ..................................................................... 162 12.3 Opta bezbednost vozila (zatita od neovlaene upotrebe) ............................... 163 12.4 Bezbednost okruenja od ostalih uticaja vozila .................................................. 163 12.4.1 Emisija izduvnih gasova ........................................................................ 163 12.4.2 Buka ...................................................................................................... 164 12.4.3 Iskorieni automobili ........................................................................... 165

13. LITERATURA ............................................................................................................. 166

8

UVOD Automobil je simbol proizvoda modernog drutva, a automobilska industrija je jedna od najveih u svetu. Poznato je da je automobil proizvod visoke sloenosti, sastavljen od vie hiljada delova, za iju se proizvodnju koristi vie stotina razliitih tehnologija uz primenu mnogobrojnih razliitih materijala. Sa druge strane, prema podacima Meunarodne organizacije proizvoaa automobila OICA (Organisation Internationale des Constructeurs d'Automobiles), ukupna proizvodnja drumskih motornih vozila u svetu, u 2010. godini iznosila je 77,857,705 jedinica [1]. Na osnovu raspoloivih podataka procenjeno je da je u svetu u 2010. godini u korienju bilo oko jedne milijarde automobila [2]. Masovna prisutnost ovako kompleksnog proizvoda u ovekovom okruenju ukazuje ne samo na znaaj tog produkta, ve i na trend kontinualnog razvoja saobraaja i saobraahnih sredstava. Jasno je, takoe, da je automobilska industrija pokreta razvoja nacionalnih privreda i integrator savremenih dostignua iz oblasti tehnike, tehnologije i gotovo svih drugih naunih disciplina. Iskustva i znanja steena u istraivanjima vezanim za procese razvoja, proizvodnje i eksploatacije putnikih automobila sve vie se apliciraju u drugim industrijama, podiui tako tehnoloki nivo tih ureaja i procesa i poveavajui neprekidno kvalitet ljudskog ivota. Trend neprekidnih promena kako u ljudskim potrebama tako i u potrebama okruenja nameu neophodnost visokog stepena integrisanosti vozila i okoline. Pri tome, integrisanost mora da bude usklaena sa naelima odrivog razvoja, koja podrazumevaju ouvanje ivotne sredine i ouvanje prirodnih sirovinskih i energetskih resursa i ekonominost u procesima proizvodnje i logistike. Ovako zahtevni ciljevi mogu se postii zahvaljujui intezivnom tehnolokom razvoju, koji podrazumeva da se na motornim vozilima u velikoj meri primenjuje elekronika, automatizacija i specijalni mikroprocesori. Na taj nain postignuto je da motorna vozila, nekada tipino mainski sistemi postanu sloeni i multidisciplinarni tehniki sistemi.

9

Proizvoai motornih vozila suoeni su sa kljunim faktorima koji su u neprekidnoj interakciji: potrebe kupaca, zakonski propisi i raspoloive tehnologije. Ovde se pod potrebama kupaca podrazumevaju brojni elementi konkurentnosti: funkcionalnost, kvalitet, izgled, pouzdanost, ekonominost u eksploataciju, eksploataciono odravanje, cena i drugo. Termin zakonski propisi oznaava set regulativa kojima se na teritoriji neke drave ili grupe drava definiu specifini zahtevi, najee u pogledu bezbednosti i ekologije. Treba imati u vidu da termin kupac ne oznaava samo fiziko lice, to je po pravilu prva asocijacija, ve su kupci i preduzea (na primer: transportna, graevinska ...), kao i drugi korisnici motornih vozila.

Dananji stepen razvoja motornih vozila karakterie se proizvodnjom vrlo irokog

spektra razliitih vrsta, tipova i katergorija vozila. Savremena vozila karakteriu se velikom sloenou mehanizama, koji se nalaze na njima. Na primenu visoko-tehnolokih reenja najvie su uticali strogi zahtevi u oblastima bezbednosti, ekologije i kvaliteta, ali i nastojanja proizvoaa da zadre ili poveaju konkurentnost vozila. U budunosti se oekuje dalji intenzivni razvoj motornih vozila uz maksimalno angaovanje strunjaka razliitih profila (mainstvo, saobraaj, elektronika, tehnologije materijala i procesa, elektrotehnika, primenjena umetnost, hemija, ekonomija, ekologija, itd).

Slika 0.1 Drumska motorna vozila u saobraaju

10

1. ISTORIJSKI RAZVOJ DRUMSKIH MOTORNIH VOZILA

Drumska motorna vozila sa najmanje etiri toka nazivaju se "automobili", a namenjena su za prevoz tereta i/ili putnika i vrenje odreenih radova. O definiciji i klasifikaciji drumskih motornih vozila bie jo rei - sa veom preciznou i tanou, a u ovom poglavlju, zbog pojednostavljenja, izraze drumsko motorno vozilo i automobil treba shvatiti kao sinonime. Razvoj vozila, u optem smislu rei vezuje direktno sa razvojem ljudske populacije, dakle bez tano definisanog vremena nastanka ili poetka njegovog korienja. Danas se smatra, pravo znaenje pojma vozilo, kao transportno sredstvo, otpoinje otkriem toka (sumerska kultura, oko 4000 god. pre Hrista). Moe se inae slobodno smatrati da je toak jedno od najgenijalnijih otkria ljudskog uma, s obzirom da je to jedini nain kretanja koji ne postoji u prirodi, dakle ovek ga nije jednostavno mogao videti u prirodi i preslikati, tako da se sa pravom smatra otkriem. Naime, kao prirodni vidovi kretanja ivih bia u prirodu su: hodanje tranje (npr. konj), skakanje (kengur), puzanje (gliste) i klizanje (zmije), dok obrtanje odnosno kotrljanje (toak), kao vid kretanja, ne postoji u prirodi Interesantno je napomenuti, a to je sasvim sigurno dokazano, da toak nije bio poznat na tlu Amerike i Australije u predkolumbijsko vreme [3]. Osim toga, moglo bi se ak rei da je automobil jedan od najvelianstvenijih ljudskih pronalazaka, kojim je ovek zadivoljio svoju iskonsku potrebu za slobodom i kretanjem. Potrebe ljudske zajednice za transportom roba su se poveavale sa opte drutvenim i ekonomskim razvojem, a bile su uslovljene i ograniene vrstom i mogunostima pogonske snage koja je u prvo vema bila ljudska, ivotinjska, a zatim primitivna a na kraju su se razvila vrlo savrena mehanika sredstva. Automobil je jedan od simbola modernog drutva. Na neki nain, sposobnost razvoja i proizvodnje automobila postaje jedan od nezvaninih parametara tehnoloke razvijenosti privrede neke zemlje. 1.1 POECI RAZVOJA DUMSKIH MOTORNIH VOZILA Smatra se da istorija automobila kao samostalno pokretne maine poinje u vreme Luja XV (1769 godina) kada je artiljerijski oficir i inenjer Nikola ozef Kinjo (Nicolas Joseph Cugnot (725-1804) prvi u svetu konstruisao realno vozilo koje se pokretalo parnim cilindrom [4]

Slika 1.1 Kinjoov teglja iz 1769. godine

11

Englez Riard Treviik (Richard Trevithick,1771-1833) uspeo je da 1801. godine konstruie, a zatim i da sa svojim partnerom Endrju Vivianom (Andrew Vivian) 1803. godine demonstira u Londonu prvo drumsko vozilo na parni pogon (slika 1.2), poznato pod nazivom London Steam Carriage" (Londonska parna koija) [5].

Slika 1.2. - Prvi paromobil Riarda Treviika iz 1801. godine Nemaki inenjer Karl Friedrich Benz, (Karl Fridrih Benc) prvi je konstruisao i patentirao vozilo sa pogonom na benzin, odnosno automobil sa motorom sa unutranjim sagorevanjem, koji je patentirao 1886. godine (slika 1.3). Automobil je bio u proizvodnji do 1893. godine, kada ga je zamenio novi model sa etiri toka. Karl Benc je zajedno sa Bertom Benc (Bertha Benz) osniva proizvoaa automobila Mercedes-Benz [6].

a) vozilo b) pogonski agregat

Slika 1.3 Bencov patent motornog vozila iz 1885. godine

1-kotao; 2-cilindar, 3-klipnjaa, 4-zamajac, 5-zupasti prenosnik, 6-"C" opruga

TEHNIKI PODACI: Snaga: 2 kW (3 KS) na 50 min-1

Max. Brzina: 13 km/h Autonomija: 15 km Duina: 4.905 mm irina: 2.184 mm. Visina: 3.454 mm. Masa: 1.900 kg Prenik pogonskog toka: 2,438 mm

12

1.1.1 Poeci razvoja kamiona Prvi kamion sa motornim pogonom sagradio je nemaki inenjer Gotleb Dajmler (Gottlieb Daimler) 1896. godine. Kamion je imao motor sa etiri konjske snage (slika 1.4). Dajmler je, takoe, prvi u svetu proizveo motocikl (1885. godine) i prvo taksi vozilo 1897. godine [7].

Slika 4 Prvi kamion sa motornim pogonom (Daimler, 1896.)

1.1.2 Poeci razvoja autobusa Razvoj autobusa (videti sliku 1.5) vezuje se za poetak korienja utobusa koje su vukli konji (a Gdanjsk, Poljska), koji su korieni od 1820. do 1830. godine, kada su ih zamenila vozila sa pogonom na paru (b francuski parni autobus). Elektrini trolejbusi (c - "Elektromote", Berlin, Nemaka) uli su u upotrebu od 1882. godine. Prvi autobusi pogonjeni motorima sa unutranjim pogonom primenjeni su 1895. godine.

a) b) c)

Slika 1.5 Prvi autobusi pogonjeni snagom konja, pare i elektrine energije

1.2 EVOLUCIJA DRUMSKIH MOTORNIH VOZILA

Od prvih patenata drumskih motornih vozila pa do danas napravljen je veliki tehniko-tehnoloki napredak. Progres se odvijao u kontinuitetu, to je ilustrativno prikazano na slikama 1.6, 1.7 i 1.8. Oigledna je evolucija kako u konstruktivnim reenjima tako i u koncepcijama i tehnologijama primenjenim u proizvodnji automobila, a sve u cilju prilagoavanja motornog vozila potrebama oveka, odnosno promenama u ljudskim potrebama tokom vremena.

13

to je automobil vie prilagoavan potrebama oveka, poveavao se i broj proizvedenih vozila. Omasovljenje proizvodnje omoguilo je snienje trokova, pa je ovaj proizvod postajao dostupniji sve veem broju ljudi.

Slika 1.6: Evolucija putnikog automobila

a)

b)

c) d)

g)

e) f)

a) Auburn C - 1906.g b) Lincoln - 1922. g. c) Plymouth - 1942. g. d) FIAT 1100 - 1962. g. e) Renault 9 - 1982.g. f) Toyota Corolla - 2002.g. g) Audi A6 - 2012.g.

a)

14

Slika 1.7: Evolucija teretnog automobila

a) Ford TT 1926.g. b) Chevy 1946.g. c) Scania-Vabis 1966.g. d) Volvo N12 - 1986.g e) Volvo FH16 - 2011.g.

b)

c) d)

e)

15

a) Gray's Harbor Automobile - 1902.g. b) Ford Gilford 1929.g. c) Ford - 1942 d) Comair Leyland RTC - 1965 e) Volvo 1986 f) MAN - 2011

Slika 1.8: Evolucija automobila za skupni prevoz putnika

a) b)

c) d)

e) f)

16

2. DEFINICIJE VOZILA I PODELE 2.1 KLASIFIKACIJA DRUMSKIH MOTORNIH VOZILA PREMA SRPS SRPS je oznaka za standarde i srodne dokumente koje donosi Institut za standardizaciju Srbije, to je skraenica kojom poinju oznake ovih dokumenata. Prema SRPS M.N0.001* pod optim pojmom vozila, podrazumevaju se kopnena mobilna sredstva, sposobna da se kreu:

- drumovima (drumska vozila),

- inama (inska vozila),

- terenu (graevinske samohode maine, maine unutranjeg transporta)

- poljoprivredna vozila i maine ( traktori, kombajni i slina)

- borbena vozila (samohodni topovi, tenkovi, oklopni transporteri i slina)

Ova definicija istovremeno vri podelu vozila prema tehnikim i eksploatacionim karakteristikama [3] . Svrha drumskih vozila definie njihovu konstrukciju, opremu i ureaje, te se shodno tome i unatar gore navedenih grupa i podgrupa mogu izvriti dalje podele. Podela drumskih vozila:

prema vrsti ostvarivanja pogona: - vozila na miini pogon

- vozila na motorni pogon, sa sledeim podgrupama:

- vozila sa pomonim motorom

- drumska motorna vozila

- prikljuna vozila, koja sadre sledee podgrupe:

- prikolice

- poluprikolice

- skupovi ili spregovi vozila (vuni vozovi)

- zaprena vozila

prema nameni: - vozila za prevoz lica i/ili robe (putniki i teretni automobili, tegljai, autobusi)

- radna vozila

- specijalna vozila

- vozila unutranjeg transporta (na primer viljukari, vozila prema

posebnim namenama u unutranjem transportu)

- vojna vozila (borbena i ne borbena vozila)

17

Prema SRPS NO. 010 klasifikacija i definicije drumskih vozila zasnovane su na razlikama u konstrukciji i karakteristikama ovih vozila. Ove razlike opredeljuju vrste pogona, hodne sisteme, ureaje, opremu i nadgradnju u vezi sa namenom. Klasifikacija je ilustrovana emom na slici 2.1.

Slika 2.1 ematski prikaz klasifikacije drumskih vozila Automobili {1.2.2.3}* Automobili su drumska motorna vozila sa najmanje etiri toka. Prema konstrukciji i nameni, a samim tim i po opremi namenjeni su za prevoz:

- tereta i/ili putnika (teretna, putnika ili kombinovana - kombi vozila)

- samo odreenih tereta (specijalni automobili)

- za vrenje odreenih radova (radni automobili)

- za vuu prikljunih vozila (vuni automobili)

Prema nainu razvoenja pogona na tokove, dalje se ova podgrupa razvrstava u podvrste:

- automobili normalne prohodnosti sa pogonom tipa 4x2; 6x2; 6x4; 8x2; 8x4

- automobili poviene prohodnosti sa pogonom tipa 4x4; 6x6; 8x8, uobiajeno nazvani terenski automobili.

Svaka od gore navedenih grupa automobila moe dalje da se podeli u podgrupe. *Napomena: broj u velikoj zagradi predstavlja ifru grupe, odnosno podgrupe iz standarda SRPS NO. 010

1. Drumska vozila

1.1 Drumska vozila na miini pogon

1.2.2 Drumska motorna vozila na motorni pogon

1.1.1Bicikli

1.1.2 Tricikli

1.2.1 Drumska vozila sa pomonim motorom

1.2.2.1 Drumska motorna vozila sa dva toka u istom tragu

1.2.2.2 Drumska motorna vozila sa tri toka

1.2.2.3 Automobili

1.2 Drumska vozila na motorni pogon

18

Automobili za prevoz putnika {1.2.2.3.1} Ova vrsta vozila se dalje standardom razvrstava u podvrste. U ovu grupu vozila za prevoz putnika svrstavaju se i autobusi, kao posebna podgrupa (podgrupa 1.2.2.3.1.2), koji se pak dalje razvrstavaju u male, meugradske, turistike, specijalne autobuse, zglobne autobuse i trolejbuse. Putniki automobil {1.2.2.3.1.1} Putniki automobil je motorno vozilo koje je po konstrukciji i opremi namenjeno za transport najvie 9 lica ukljuujui i vozaa i njegovog prtljaga. Prema obliku karoserije razvrstavaju se na otvorene i zavorene i na nain kako je prikazano na slikama 2.2 i 2.3. Putniki automobil moe da bude korien za vuu odgovarajue prikolice u skladu sa vaeim zakonskim propisima.

Slika 2.2 Zatvoreni putniki automobili

Limuzina je automobil sa etvoro bonih vrata i prtljanim prostorom odvojenim od putnikog prostora

Produena limuzina je luksuzni automobil ili salon vozilo, sa znaajno poveanim meuosovinskim rastojanjem od uobiajenog.

Kupe je posebno stilizovana verzija automobila, sa dvoja bona vrata i sa dva sedita napred + dva sedita pozadi za povremene putnike ili decu.

Karavan je porodini automobil koga karakterie (za tu klasu) uobiajena zapremina putnikog i velika zapremina prtljanog prostora.

Vienamenski zatvoreni putniki automobil namenjen kako kretanju po putevima, tako i po neravnim terenima.

Specijalni zatvoreni putniki automobil namenjen na primer, za otrebe policije ili za prevoz bolesnika ili za druge specijalne namene.

19

Slika 2.3 Primeri otvorenih putnikih automobila Automobili za skupni prevoz putnika {1.2.2.3.1.2} To je automobil za prevoz putnika sa vie od 9 sedita ukljuujui i sedite vozaa. Ovde razlikujemo mali autobus (minibus) sa najvie 17 sedita ukljuujui i vozaa, gradski autobus, meugradski autobus, turistiki autobus specijalni autobus i trolejbus (videti slike 2.4 i 2.5). Ovoj grupi pripadaju i zglobni autobusi (gradski i prigradski) i zglobni trolejbusi.

a) minibus b) zglobni autobus

Slika 2.4 Primeri automobila za skupni prevoz putnika

Kupe kabriolet je putniki automobil ija je konstrukcija izvedena iz modela Kupe, tako to je ostvarena mogunost sputanja krova

Limuzina kabriolet je otvoreni putniki automobil ija je konstrukcija izvedena iz modela limuzina. Automobil je otvoren jer postoji mogunost sputanja krova.

Vienamensko otvoreno vozilo je putniki automobil namenjen za kretanje po putevima neravnim terenima, sa mogunou otvaranja (krov je od specijalnog platna koje se moe spustiti.

a) b)

20

Slika 2.5 Primer trolejbusa Automobili za prevoz tereta {1.2.2.3.3} Ova vrsta vozila se dalje standardom razvrstava u podvrste prema obliku karoserije i vrsti tereta (otvoreni ili zatvoreni tovarni sanduk, furgon, platforma za kontejnere, damperi i slino...). Ukoliko je tovarni prostor namenjen prevozu odreenih tereta takvi teretni automobili se nazivaju specijalnim automobilima (hladnjaa, cisterna, mealica za beton, odvoz smea, automobil radionica i slino, videti sliku 2.6). Ova podgrupa vozila nije ograniena, s obzirom da su specijalni tereti takoe ne ogranieni po nameni. Automobili za vuu prikljunih vozila (tegljai) {1.2.2.3.4} Ova podgrupa se dalje razvrstava u normalne tegljae opremljene vunim sedlima za vuu poluprikolica (1.2.2.3.4.1) i specijalne tegljae (1.2.2.3.4.2), opremljene poteznicom i dodatim teretom radi poveanja athezione sile, namenjenih vui velikih i vangabaritnih tereta.

Slika 2.6 - Primeri automobila za prevoz tereta i vuu prikljunih vozila

a) hladnjaa b) Skup tegljaa sa specijalnom poluprikolicom - cisternom

21

Automobili za vrenje rada {1.2.2.3.5} Ova grupa vozila obuhvata automobile specijalne konstrukcije koja ima specijalnu opremu i /ili ureaje za vrenje odreenog rada (automobil dizalica, vatrogasna vozila, automobili cisterne za pranje ulica, automobil ista snega, kompresorski ili elektro agregati i slina). Ova grupa vozila nije ograniena s obzirom da su specijalni ureaji i oprema na vozilima ne ogranieni po nameni. Shodno standardu SRPS M.NO.010 svaka grupa i podgrupe vozila imaju svoj poseban klasifikacioni broj. Drumska prikljuna vozila {1.3} Ovom podvrstom su obuhvaena drumska vozila bez motornog pogona, koja su po konstrukciji ureajima i opremi sposobna da se prikljue za vuno vozilo i namenjena su prevozu lica i/ili tereta ili vrenju odreenog rada. Podela ove vrste vozila je mnogobrojna s obzirom da je konstrukcija istih, ureaji i oprema koja se moe nalaziti na njima neograniena, na primer: Prikolice {1.3.1} Prikolice, sa jednom, dve ili vie osovina, konstruisana tako da samo delom svoje mase optereuju vuno vozilo. Ova vrsta vozila se dalje razvrstava u podvrste prikolica putnikih i prikolice teretnih automobila, autobusa, specijalne prikolice za prevoz tereta i prikolice za vrenje rada. Poluprikolice {1.3.2} Poluprikolice, kojima se podrazumevaju vozila sa jednom, dve ili vie zadnjih osovina (dakle bez prednje- upravljajue osovine) i sa vie tragova, konstruisana tako da samo svojim prednjim delom optereuju vuno vozilo posredstvom specijalnog vunog sedla, preko koga se znatan deo mase poluprikolice prenosi na vuno vozilo - teglja. Ova vrsta vozila se dalje razvrstava u poluprikolice putnikih i teretnih automobila, specijalne poluprikolice za prevoz tereta i poluprikolice za vrenje rada. Specijalna prikljuna vozila {1.3.3} Specijalna prikljuna vozila, koja obuhvataju prikolice i poluprikolice specijalne konstrukcije, namenjena specijalnim transportnim namenama (niskonosee platforme, spratne platforme. U ovu podvrstu razvrstavaju se i traktorske jednoosovinske prikolice, mada to nije decidirano navedeno standardom. Drumski skupovi (spregovi) vozila {1.4} Drumski skupovi (spregovi) vozila, koja podrazumevaju sastav motornog i prikljunog vozila, koji u saobraaju na putevima uestvuju kao jedna celina (spreg motocikla sa prikolicom, spreg putnikog automobila i lake prikolice, skup autobusa (spreg autobusa i autobuske

22

prikolice koja prevozi putnike ili teret), skup teretnog automobila (spreg teretnog automobila i prikolice), skup tegljaa (spreg vunog vozila i poluprikolice klasine i specijalne namene)

Slika 2.7 - Teretni automobil sa prikolicom

Slika 2.8 - Skup turistikog autobusa i putnike prikolice

Drumska zaprena vozila {1.5} Ova vrsta vozila podrazumeva skup zaprene ivotinje i zaprenog vozila sa jednom ili dve osovine, namenjeno prevozu lica i/ili tereta. 2.2 PODELA VOZILA PREMA ZAKONU O BEZBEDNOSTI SAOBRAAJA NA

PUTEVIMA Zakonom o bezbednosti saobraaja na putevima definisano je znaenje izraza, kako je dalje navedeno [8]. Takoe, istim Zakonom predvieno je da bliu podelu motornih i prikljunih vozila propisuje ministar nadlean za poslove saobraaja, to je uinjeno donoenjem Pravilnika o podeli motornih i prikljunih vozila i tehnikim uslovima za vozila u saobraaju na putevima. Ovim Pravilnikom propisana je podela motornih i prikljunih vozila, uslovi koje moraju da ispunjavaju vozila u saobraaju na putu u pogledu dimenzija, tehnikih uslova i ureaja, sklopova i opreme i tehnikih normativa, kao i nain, vreme posedovanja i korienja zimske opreme na vozilu u saobraaju na putevima [9]. Prema navedenom Zakonu, pojmovi imaju sledea znaenja:

23

Motorno vozilo je vozilo koje se pokree snagom sopstvenog motora, koje je po konstrukciji, ureajima, sklopovima i opremi namenjeno i osposobljeno za prevoz lica, odnosno stvari, za obavljanje radova, odnosno za vuu prikljunog vozila, osim inskih vozila. Dalja podela je prema vrsti, tako da se sva motorna vozila dele na: Moped je motorno vozilo sa dva toka ija najvea konstruktivna brzina, bez obzira na nain prenosa, ne prelazi 45 km/h, pri emu radna zapremina motora, kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem ne prelazi 50 cm3, ili sa motorom ija najvea trajna nominalna snaga ne prelazi 4 kW kada vozilo ima elektrini pogon, Laki tricikl je motorno vozilo sa tri toka ija najvea konstruktivna brzina, bez obzira na nain prenosa, ne prelazi 45 km/h, pri emu radna zapremina motora, kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem sa pogonom na benzin, ne prelazi 50 cm3, ili ija najvea efektivna snaga motora ne prelazi 4 kW kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem sa drugom vrstom pogonskog goriva ili ija najvea trajna nominalna snaga motora ne prelazi 4 kW kada vozilo ima elektrini pogon. Motocikl je motorno vozilo sa dva toka ili sa tri toka asimetrino rasporeena u odnosu na srednju podunu ravan vozila (motocikl sa bonim seditem), ija najvea konstruktivna brzina, bez obzira na nain prenosa, prelazi 45 km/h, ili sa motorom ija radna zapremina motora kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem prelazi 50 cm3, ili sa motorom ija najvea trajna nominalna snaga prelazi 4 kW kada vozilo ima elektrini pogon, Teki tricikl je motorno vozilo sa tri toka, simetrino rasporeenih u odnosu na srednju podunu ravan vozila, ija najvea konstruktivna brzina, bez obzira na nain prenosa, prelazi 45 km/h, ili sa motorom ija radna zapremina motora kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem sa pogonom na benzin prelazi 50 cm3, ili ija najvea efektivna snaga motora prelazi 4 kW kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem sa drugom vrstom pogonskog goriva ili ija najvea trajna nominalna snaga motora prelazi 4 kW kada vozilo ima elektrini pogon, Laki etvorocikl je motorno vozilo sa etiri toka, ija masa ne prelazi 350 kg, to ne ukljuuje masu baterija vozila sa elektrinim pogonom, ija najvea konstruktivna brzina, bez obzira na nain prenosa, ne prelazi 45 km/h, pri emu radna zapremina motora, kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem sa pogonom na benzin, ne prelazi 50 cm3, ili ija najvea efektivna snaga motora ne prelazi 4 kW kada vozilo ima motor sa unutranjim sagorevanjem sa drugom vrstom pogonskog goriva ili ija najvea trajna nominalna snaga motora ne prelazi 4 kW kada vozilo ima elektrini pogon. Teki etvorocikl je motorno vozilo sa etiri toka, osim lakog etvorocikla, ija masa ne prelazi 400 kg, odnosno 550 kg za teretna vozila, to ne ukljuuje masu baterija vozila sa elektrinim pogonom, i ija najvea efektivna snaga, odnosno najvea trajna nominalna snaga motora ne prelazi 15 kW

24

Vozilo za prevoz putnika je motorno vozilo prvenstveno namenjeno za prevoz lica, ija je masa vea od 400 kg, i ija najvea efektivna snaga, odnosno najvea trajna nominalna snaga motora je vea od 15 kW. Putniko vozilo je vozilo za prevoz putnika koje ima najvie devet mesta za sedenje ukljuujui i mesto za sedenje vozaa. Autobus je vozilo za prevoz putnika koje ima vie od devet mesta za sedenje ukljuujui i mesto za sedenje vozaa. Trolejbus je autobus koji se preko provodnika napaja elektrinom energijom. Teretno vozilo je motorno vozilo sa najmanje etiri toka, koje je namenjeno za prevoz tereta, odnosno vrenje rada na nain da se vozilom ne moe prevoziti nikakav drugi teret, odnosno vuu prikljunih vozila, ija je masa vea od 550 kg, i ija najvea efektivna snaga, odnosno najvea trajna nominalna snaga motora je vea od 15 kW. Skup vozila je sastav vunog vozila i prikljunog, odnosno prikljunih vozila, koji u saobraaju na putu uestvuje kao jedna celina. Turistiki voz je skup vozila koji ine vuno vozilo i prikljuna vozila, namenjen za prevoz putnika u parkovima, hotelsko-turistikim i slinim naseljima, na povrini na kojoj se ne obavlja saobraaj i putu na kome se saobraaj obavlja u turistike svrhe i ija najvea konstruktivna brzina kretanja ne prelazi 25 km/h. Radna maina je motorno vozilo koje je prvenstveno namenjeno za izvoenje odreenih radova (kombajn, valjak, grejder, utovariva, rovokopa, buldoer, viljukar i sl.) i ija najvea konstruktivna brzina kretanja ne prelazi 45 km/h. Traktor je motorno vozilo koje ima najmanje dve osovine i koje je prvenstveno namenjeno za vuenje, guranje, noenje ili pogon izmenjivih prikljuaka za izvoenje prvenstveno poljoprivrednih, umskih ili drugih radova i za vuu prikljunih vozila za traktor, Motokultivator je motorno vozilo koje se sastoji iz pogonskoupravljakog i tovarnog dela, koji su konstruktivno razdvojivi, a u saobraaju na putu uestvuju iskljuivo kao jedna celina, iji pogonski deo prema konstrukciji, ureajima, sklopovima i opremi je namenjen i osposobljen za guranje, vuenje, noenje ili pogon izmenljivih prikljuaka za izvoenje poljoprivrednih radova, ija najvea konstrukcijska brzina nije vea od 30 km/h i ija snaga motora nije vea od 12 kW. Prikljuno vozilo je vozilo koje je po konstrukciji, ureajima, sklopovima i opremi namenjeno i osposobljeno da bude vueno od drugog vozila, a slui za prevoz putnika, odnosno stvari, odnosno za obavljanje radova. Prikljuno vozilo za traktor je prikljuno vozilo koje je namenjeno da bude vueno iskljuivo od strane traktora. Prikljuak za izvoenje radova je izmenljivo orue koje slui obavljanju poljoprivrednih, umskih ili drugih radova, i koje se u svrhu izvoenja radova postavlja ili prikljuuje na motorno vozilo.

25

Vojno vozilo je svako borbeno i neborbeno vozilo i drugo vozilo koje je registrovano po posebnim propisima ministarstva nadlenog za poslove odbrane, kao i svako drugo propisno obeleeno vozilo dok se, po osnovu izvravanja materijalne obaveze, nalazi na korienju u jedinicama i ustanovama ministarstva nadlenog za poslove odbrane i Vojske Srbije. 2.3 KLASIFIKACIJA I OZNAAVANJE VOZILA PREMA BROJU

OSOVINA I POGONSKIH TOKOVA Podela vozila prema broju osovina u principu vri se kod terenskih, teretnih automobila i automobila specijalne namene. Meutim kod putnikih automobil, uobiajena konstrukcija je sa jednom upravljajuom osovinom i jednom zadnjom osovinom, bez obzira da li je prednja ili zadnja osovina pogonska. Standard SRPS M N0.010 posebno ne definie nain razvoenja pogona na tokove, te se stoga u praksi radi blieg objanjenja svrhe i namene putnikih i teretnih automobila podela vri sa aspekta prohodnosti. Ova vrsta vozila se razvrstava u podvrste: dvoosovinska, troosovinska, etvoroosovinska i vieosovinska vozila. Takoe i sa aspekta prohodnosti vozila, odnosno mogunosti savlaivanja terena, automobili se dele na sledi nain [3]:

- automobili normalne prohodnosti sa pogonom tipa 4x2; 6x2: 6x4: 8x2: 8x4 - automobili poviene prohodnosti sa pogonom tipa 4x4; 6x6: 8x8, koji se uobiajeno

nazivaju terenski automobili.

U tabeli 2.1 prikazan je razmetaj osovina i pogona za dvoosovinska vozila, u tabeli 2.2 za roosovinska vozila, a u tabeli 2.3 za etvoroosovinska vozila. Tabela 2.4 prikazuje razmetaj osovina i pogona specijalnih i dizalinih vozila, tabela 2.5 konstruktivna reenja razmetaja slogova kod vieosovinskih vozila, dok je u tabeli 2.6 dat razmetaj osovina specijalnih samohodnih vozila i prikolica. U navedenim tabelama, u koloni "Pogonski tip tokova" prvi broj oznaava ukupan broj tokova vozila a drugi broj predstavlja broj pogonskih tokova, pri emu se udvojeni tokovi ne raunaju kao posebni, ve samo kao toak poveane nosivosti. Tako na primer oznaka 6 x 4 predstavlja automobil sa ukupno 6 tokova (najee jedna prednja - upravljajua osovina i dve zadnje osovine), kod koga su svi zadnji tokovi pogonski.

Tabela 2.1 - Dvoosovinska vozila razmetaj osovina i pogona

Raspored osovina Pogonski tip tokova Formula upravljajuih

osovina Formula rasporeda

pogona Namena i prohodnost

4 x 2 1 0 02 Vozila normalne prohodnosti

4 x 2 1 0 10 Vozila normalne prohodnosti

4 x 4 1 0 12 Vozila poviene i visoke prohodnosti 4 x 2 0 1 10 Sporohodna vozila i vozila unutranjeg transporta

26

Slika 2.9 Teretni dvoosovinski automobil visoke prohodnosti

Tabela 2.2 Troosovinska vozila - razmetaj osovina i pogona

Raspored osovina Pogonski tip tokova Raspored osovina

Formula upravljajuih

osovina

Formula rasporeda pogona

Namena i prohodnost

6 x 4 1 - 2 1 - 00 023 Vozila normalne i poviene prohodnosti

6 x 2 1 - 2 1 - 00 020 Vozila normalne prohodnosti

6 x 6 1 - 2 1 - 00 023 Vozila visoke prohodnosti

6 x 6 1 - 1 - 1 1 - 2 - 0 123 Vozila visoke prohodnosti

6 x 6 1 - 1 - 1 1 - 0 - 3 123 Vozila visoke prohodnosti

6 x 6 2 - 1 12 - 0 123 Vozila specijalne namene

Slika 2.10 - Teretni troosovinski automobil visoke prohodnosti

27

Slika 2.11 - Terenski vienamenski troosovinski automobil visoke prohodnosti

Tabela 2.3 - etvoroosovinska vozila - razmetaj osovina i pogona

Raspored osovina Pogonski tip tokova Raspored osovina

Formula upravljajuih

osovina

Formula rasporeda pogona

Namena i prohodnost

8 x 4 2 - 2 12 - 00 0034 Vozila normalne prohodnosti

8 x 6 2 - 2 12 - 00 1034 Vozila poviene prohodnosti

8 x 8 2 - 2 12 - 00 1234 Vozila visoke prohodnosti

8 x 4 1 - 1 - 1 - 1 1 - 2 - 0 - 0 1234 Vozila visoke prohodnosti

8 x 8 1 - 1 - 1 - 1 1 - 0 - 0 - 4 1234 Vozila visoke prohodnosti

8 x 8 1 - 2 - 1 1 - 00 - 1 1234 Vozila visoke prohodnosti

8 x 8 1 - 1 - 2 1 - 2 - 00 1234 Vozila visoke prohodnosti

Slika 2.12 Teretni automobil normalne prohodnosti

28

Tabela 2.4 - Razmetaj osovina i pogona specijalnih i dizalinih vozila

Raspored osovina Pogonski tip tokovaRaspored osovina

Formula upravljajuih

osovina

Formula rasporeda pogona

Namena i prohodnost

10 x 6 2 - 3 12 - 300 10045 Vozila poviene prohodnosti 12 x 6 3 - 3 123 - 000 000456 Vozila visoke prohodnosti 12 x 6 2 - 4 12 - 3006 000456 Vozila poviene prohodnosti 14 x 8 4 - 3 1234 - 007 1204500 Vozila poviene prohodnosti 16 x 8 5 - 3 12340 - 678 00305670 Vozila poviene prohodnosti

Slika 2.13 - Specijalno dizalino vozilo

Tabela 2.5 - Konstruktivna reenja razmetaja slogova kod vieosovinskih vozila

Raspored osovina Broj slobode kretanja Formula tokova Formula

upravljajuih slogova

(Prikolini tip) Jedna u horizontaloj ravni

Jedna vertikalnoj ravni 6 x 6 8 x 8

1 - 0 - 0 1 - 0 - 3 12 - 00

(Slogovi sa pojedinanim sedlima)

2 ili 3 8 x 8

16x16

12 34

1200 - 5600

29

Tabela 2.6 - Razmetaj osovina specijalnih samohodnih vozila i prikolica Raspored osovina Namena i prohodnost

(Ravnomerni raspored osvina) Specijalna vozila poviene prohodnosti i specijalne

prikolice

(Zglobni tip vozila) Specijalna vozila poviene prohodnosti i specijalne

prikolice

(Ravnomerni raspored osovina vozila sa vuno - noseim sedlima)

Specijalna vozila poviene prohodnosti i specijalne

prikolice

2.4 PODELA VOZILA PREMA PRAVILNIKU EVROPSKE UNIJE Prema Direktivi Evropske unije vozila su podeljena u 6 kategorija (vrsta) oznaenim slovno M, N, O, L, G i T i podkagorijama oznaenim brojevima [10]: Putnika vozila (M1), koja osim sedita vozaa imaju najvie jo 8 sedita (U ovu kategoriju vozila najee spadaju i "automobili za stanovanje i/ili kampovanje Putnika vozila (M2), koja osim sedita vozaa imaju vie od 8 sedita, ija ukupna. masa nije vea od 5 t. Putnika vozila (M3), koja osim sedita vozaa sadre vie od 8 sedita, ija ukupne masa prelazi 5 t. Teretna vozila (N1), ija ukupna masa nije vea od 5 t Teretna vozila (N2), ija ukupna masa prelazi 5 t, ali nije vea od 12 t Teretna vozila (N3), ija ukupna masa prelazi 12 t Prikolice (O1), ija ukupna masa nije vea od 0,75 t Prikolice (O2), ija ukupna masa prelazi 0,75 t, ali nije vea od 3,5 t Prikolice (O3), ija ukupna masa prelazi 3,5 t, ali nije vea od 10 t Prikolice (O4), ija ukupna masa prelazi 10 t Mopedi i skuteri (L1): Motorna vozila na dva toka, konstrukcione brzine do 45 km/h, bez obzira na nain pogona i/ili radne zapremine motora SUS do 50 cm3. Laki tricikli (L2): Motorna vozila na tri toka bez obzira na raspored istih, konstrukcione brzine do 45 km/h, bez obzira na nain pogona i/ili radne zapremine motora SUS do 50 cm3.

30

Motocikl (L3): Motorna vozila na dva toka, konstrukcione brzine vee od 45 km/h, bez obzira na nain pogona i/ili radne zapremine motora SUS vee od 50 cm3. Asimetrini tricikl (L4): Motorna vozila na tri toka asimetrino postavljena u odnosu na uzdunu osu vozila (motocikli sa bonom prikolicom), konstrukcione brzine vee od 45 km/h, bez obzira na nain pogona i /ili radne zapremine motora SUS vee od 50 cm3. Teki tricikl (L5): Motorna vozila na tri toka simetrino postavljena u odnosu na uzdunu osu vozila, konstrukcione brzine vee od 45 km/h, bez obzira na nain pogona i/ili radne zapremine motora vee od 50 cm3. Laki etvorocikl (L6): Motorna vozila na etiri toka, ija neto masa ne prelazi 350 kg, to ne ukljuuje masu baterija za vozila na elektropogon, konstrukcione brzine do 45 km/h, a koja imaju motor: motor SUS radne zapremine do 50 cm3 sa pogonom na benzin ili motor SUS radne zapremine ija neto snaga ne prelazi 4 kW sa pogonom na druga goriva ili ija neto snaga ne prelazi 4 kW sa elektromotornim pogonom. Teki etvorocikl (L7): Motorna vozila na etiri toka, koja ne odgovaraju uslovima iz L6, ija neto masa ne prelazi 400 kg, odnosno 550 kg za teretni kvadricikl, to ne ukljuuje masu baterija za vozila na elektropogon i ija neto snaga motora ne prelazi 15 kW. Terenska vozila (G): Vozila kategorija M i N opremljena za upotrebu u terenskim uslovima. Traktori (T): Prema direktivi EU u ovu kategoriju spadaju traktori svih vrsta (tokai i guseniari) namenjeni radovima u poljoprivredi i umarstvu

31

3. POGONSKI AGREGATI Pogonski agregat je ureaj koji daje vunu silu i pogonsku snagu vozilu. Ureaj koji preobraava neku vrstu energije u mehaniki rad naziva se motor. U pogledu naina korienja energije, motori koji se koriste kao pogonski agregati vozila dele se u dve osnovne grupe:

- motori koji vre transformaciju neke vrste energije u mehaniki rad i - motori koji koriste akumuliranu energiju.

Uzimajui u obzir injenicu koji se motori danas koriste za pogon vozila i trendove koji ukazuju na budua kretanja u ovoj oblasti, pogonski agregati mogu se razvrstati u sledee grupe:

Toplotni motori sa unutranjim sagorevanjem:

- klipni motori sa aksijalnim klipovima (klipni motori SUS), - klipni motori sa rotacionim klipovima, tako zvani Vankelovi (Wankel) motori, - gasne turbine.

Toplotni motori sa spoljanim sagorevanjem (Stirlig) motor

Elektro motori: - baterijski elektro pogon,

- elektro pogon sa gorivim elijama,

Hibridni pogoni 3.1 TOPLOTNI MOTORI SA UNUTRANJIM SAGOREVANJEM 3.1.1 Klipni motor sa aksijalnim klipovima (klipni motori SUS) Pronalaskom klipnih motora SUS krajem IXX. veka, koji su radili sa prethodnim sabijanjem smee, a potom i patentiranjem dizel motora, zapoet je period njihovog intenzivnog korienja u svim domenima transporta. Stalnim usavravanjem ovih motora, kako po opremi i konstrukciji tako i po efektivnom stepenu korisnosti, stiglo se do stadijuma da savremeni, serijski proizvedeni motori za drumska vozila, imaju stepen korisnosti od oko (35 do 45) %, zavisno od vrste i veliine motora. po Karnoovom (Sidi Carnot) zakonu, stepen korisnosti toplotnih motora, ne moe da bude vei od 63 65 % [3]. Ostale znaajne karakteristike klipnih motora SUS, kao to su niska cena, relativno mali gabarit, visoka specifina snaga, ekonomina eksploatacija, povoljan radni vek kao i mogunost povoljnog reavanja uskladitenja potrebnom energijom u vozilu, a potom i snabdevanja preko razvijene putne infrastrukture, toliko su izraene, da je motor SUS, poevi od poetka dvadesetog veka pa do danas, dominantna pogonska maina u motornim vozilima.

32

Slika 3.1 - Tipina vuna karakteristika Oto motora

3.1.2 Klipni motori sa rotacionim klipovima (Vankelov motor)

Vankelov motor predstavlja tip motora sa unutranjim sagorevanjem, bez klipova, koji transformie pritisak u rotaciono kretanje. Sva etiri koraka karakteristina za motore sa unutranjim sagorevanjem (ubrizgavanje, sabijanje i paljenje goriva i naknadno izbacivanje gasova) se vre u kuitu ovalnog oblika u ijem centru se nalazi rotor u obliku reloovog trougla. Ovakav dizajn ini motor kompaktnim, manjim i znaajno lakim u odnosu na standardne motore sa unutranjim sagorevanjem, pri emu uravnoteeno isporuuje snagu i to pri velikom broju obrtaja. etvorotaktni motori sa klipovima izvre jedno sagorevanje goriva po cilindru na svake dve rotacije kolenastog vratila dok svaka komora za sagorevanje (komora odgovara jednom klipu) u Vankelovom motoru izvri jedno sagorevanje na jednu rotaciju rotora (rotor odgovara kolenastom vratilu). Dakle, kod Vankelovog motora dok rotor izvri jednu rotaciju izvre se tri sagoravanja. Na slici 3.2 prikazan je princip rada ovog motora, pri emu treba rei da se oznaeni proces odvija i sa druge dve strane klipa. Ovo za posledicu ima da Vankelov motora daje veu snagu od motora sa klipovima sline redne zapremine [11].

Slika 3.2 - Princip rada Vankel motora

Usisavanje

Kompresija

Sagorevanje

Izduvavanje

!. Ulaz 2. Izlaz 3. Kuite 4. Komore za

sagorevanje 5. Spoljani Zupanik 6. Rotr 7. Unutranji

zupanik 8. Kolenasto

vratilo 9. Sveice

33

Vankelovi motori mogu da rade na veem broju obrtaja od odgovarajuih motora sa klipovima usled toga to oni nemaju delove koji rade u takvim reimima da dolazi do zamora materijala odnosno delove koji su pod velikim optereenjem kao to je to sluaj kod standardnih motora (kolenasto vratilo, veze izmeu vratila i klipova), pa se zbog toga koriste u trkakim motorima rade i na brzinama od 10000 min-1. Osnovni nedostatak Vankelovih motora je poveana potronja goriva. Meutim, u najnovijem modelu ove vrste motora Renesis ovaj problem je reen nizom konstrukcijskih unapreenja. Sada motor pri radu troi izvesne koliine ulja pa korisnici ovih motora moraju periodino da dodaju male koliine ulja u motor.Ali i pored ovog dodatnog izdatka Vankelovi motori su sada znatno ekonominiji.

Slika 3.3 - Vankelov motor 3.1.3 Gasna turbina Gasna turbina, spada u grupu toplotnih motora sa unutranjim sagorevanjem stoga to se kao radni medijum koriste sagoreli gasovi, a takoe ima sva etiri procesa (usisavanje, sabijanje, sagorevanje i ekspanzija i izduvavanje), kao i klasian motor unutranjeg sagorevanja, samo to se svi procesi odvijaju jednovremeno, ali na razliitim mestima. Rad gasnih turbina se zasniva na termodinamikom Dulovom (Joule) odnosno Brajtonovom (Brayton) ciklusu, slika 3.5 (1 - 2 adijabatsko sabijanje; 2 - 3 izobarsko dovoenje toplote; 3 - 4 adijabatsko irenje; 4 - 1 izobarsko odvoenje toplote).

Slika 3.5 - Radni proces gasne turbine

Slika 3.4 - Mazda RX-8, sportski automobil sa Vankelovim motorom

34

U primeni su gasne turbine sa jednim vratilom i sa dva vratila (slika 3.6). Kod obe vrste gasno turbinskih motora gorivo kontinualno sagoreva u komori za sagorevanje, u koju se dovodi sabijeni vazduh iz radijalnih kompresora, koji atmosferski vazduh sabija do pritiska od oko 4 bar, pri emu isti dostie temperaturu od oko 230 C. Ovako zagrejani vazduh za sagorevanje se u meuhladnjaku pre ulaska u komoru za sagorevanje hladi do oko 100 C kako bi se poveala gustina, a potom odvodi do viestepenih kompresorskih kola visokog pritiska, odakle izlazi sa pritiskom od oko 16 bar i temperaturom od 330 C. Iz kola visokog pritiska vazduh se sprovodi kroz rekuperator, gde se dogreva do temperature od oko 540 C i tek tako zagrejan uvodi u komoru za sagorevanje, tako da izlazni gasovi dostiu temperaturu od oko 1100 C i pritisak 4 do 5 bar. Upravo stoga to se sagorevanje odvija uvek sa vikom vazduha, izduvni gasovi imaju znatno manje tetnih izduvnih komponenata od klasinih klipnih motora SUS.

a) gasna turbina sa jednim vratilom b) gasna turbina sa dva vratila Slika 6 - ema funkcionisanja gasne turbine

Dalji princip rada se razlikuje kod jednoosovinskih od dvosovinskih turbina. Kod jednoosovinske turbine na jednom vratilu su spregnuta oba kola - turbinsko i kompresorsko. Vreli izduvni gasovi (temperatura do 950 C) ulaze u turbinsko kolo, u kome se transformie toplotna energija u mehaniki rad obrtanje kola, koji se delimino troi na pogon kompresora, a jasno, vei deo snage je pogonska snaga koja se izlaznim vratilom odvodi do korisnika snage. Kod dvoosovinskog gasno turbinskog motora, radno i kompresorsko vratilo su razdvojeni i imaju svoja turbinska kola. Vreli izduvni gasovi iz komore za sagorevanje sprovodnim aparatom (sistem cevovoda) odvode se prvo na kompresorsko kolo, koje stoga spada u grupu turbinskih kola visokog pritiska, predajui jedan deo svoje energije radijalnom kompresoru. Iz turbinskog kola visokog pritiska isti gasovi se odvode u turbinsko kolo niskog pritiska, koje pogoni izlazno - radno vratilo Stoga se vrlo esto niskopritisno turbinsko kolo naziva radnim turbinskim kolom, koje se obre veoma visokim brojem obrtaja (ak i do 30.000 min-1). Prednosti gasne turbine su: povoljne ekoloke karakteristike (potpuno sagorevanje goriva bez NO i CO); mogunost korienja razliitih goriva razliitog energetskog potencijala; vrlo ravnomeran i miran rad kao posledica kontinualnog procesa sagorevanja i dobre uravnoteenosti obrtnih masa; dug radni vek; manja masa od motora SUS iste snage; nepotrebno hlaenje tenou; vea pouzdanost u eksploataciji [3].

a) b)

35

Glavni nedostaci su: visoka cena proizvodnje; visoka specifina potronja goriva (manji stepen korisnosti); nepovoljne karakteristike na malim brojevima obrtaja i pri prelaznim reimima; visoka redukcija do pogonskih tokova; visoka buka i veliki protok vazduha; visoka toplotna zatita i zatita od visokih tonova, koja poveava gabarit; nemogue koenje motorom; kanjenje ubrzanja odnosno odziva na komandu; velika potronja vazduha koja uzrokuje velike preistae i dimenzije cevovoda, koji takoe poveavaju gabarit. Zbog navedenih nedostataka, jo uvek se vre eksperimentisanja sa gasnom turbinom kao pogonskim agregatom vozila i za sada njena primena na vozilima ostaje na nivou pojedinanih pokuaja sa maloserijskom proizvodnjom kod tekih vozila. Na slici 3.7 prikazan je jedan konceptualni model putnikog automobila iji je pogonski agregat gasna turbina, a na slici 3.8 dato je konceptualno vozilo Volvo ECT (Environmental Concept Truck), iji je pogon realizovan, takoe sa gasnom turbinom.

Slika 3.7 Vozilo sa gasnom turbinom (Jaguar C-X75)

Slika 3.8 Kamion sa gasnom turbinom (Volvo ECT)

36

3.2 TOPLOTNI MOTORI SA SPOLJANIM SAGOREVANJEM (STIRLIG) MOTOR

Stirling motor je klipni motor sa spoljnim sagorevanjem i zagrevanjem zidova cilindra. Radni medijum u cilindrima je vazduh ili neki drugi gas. Na jednoj strani se radni medijum zagrevanjem iri dok se na drugoj strani ohlaen skuplja. Radi razlike u pritiscima klipovi naizmenino idu zajedno i udaljuju se. Klipovi su spojeni kolenastim vratilom (videti sliku 3.9) ili romboidnim mehanizmom koji njihovo kretanje pretvara u rotaciju. Na taj nain ovaj motor toplotnu energiju pretvara u mehaniki rad. Sagorevanje se deava izvan cilindara, tako da nema eksplozija smee u cilindrima te je motor potpuno tih. Kao to je uobiajeno za toplotne maine, radni ciklus Stirling motora sastoji se od kompresije hladnog gasa, zagrejavanja gasa, ekspanzije vrueg gasa i na kraju hlaenja radnog gasa pre ponovne kompresije. Glavne prednosti ovog motora su: tih rad; nema emisije u atmosfeu iz radnih cilindara; visoka efektivnost, za zagrevanje se mogu koristiti razni gasovi i druga goriva; jednostavni za odravanje. Osnovni nedostaci Stirlingovog motora su: cena, odnosno trokovi izrade, jo uvek nisu konkurentni motorima sa unutranjim sagorevanjem, nisu prihvaeni (nisu dovoljno poznati) javnosti; transfer toplote zahteva glomaznu aparaturu.

Slika 3.9 - Princip rada Stirling-ovog motora tip MM-1 Coffe Cup [12]

Slika 3.10 - Princip rada Stirling-ovog motora tip Two Piston [12]

Kolenasto vratilo

Faza u kojoj je ugao 90

Zamajac

Klip

Topao vazduh

Klip Hladan vazduh

Topli klip Hladni klip

Zamajac

Kolenasto vratilo

Faza u kojoj je ugao 90

Hladan vazduh Topao vazduh

37

3.3 ELEKTRO MOTORI 3.3.1 Baterijski elektro pogon Vozila sa ovom vrstom pogona poznata su po skraenici BEV (Battery Electric

Vehicle). ema tipinog baterijskog elektropogona prikazana je na slici 3.11. Pogonske baterije se pune iz eksterne elektrine mree preko odgovarajueg adaptera (ispravljaa). Regulisanje napona i ukljuivanja elektromotora obezbeeno je kontrolerom. Elektromotor, koji se napaja baterijama predaje moment i obrtno kretanje tokovima preko transmisije.

Rasprostranjenost upotrebe BEV u najveoj meri zavisi od napretka u tehnologiji

baterija. Aktuelna ciljna kategorija baterija u razvoju jeste litijum jonska (Li-ion). Litijum je metal sa najveim negativnim potencijalom i najniom atomskom teinom. Obezbeuje najbolje performanse vozila (ubrzanje, radijus). Punjenje i pranjenje je bre nego kod olovnih (Pb) i nikl metal hidridnih (NiMH) baterija. Manje su zapremina (tipino 40%) i teine (50%) od NiMH. Ekoloki podobnije u odnosu na baterije bazirane na niklu i olovu. Sadre do tri puta vie energije po jedinici teine i zapremine od konvencionalnih olovnih i nikl metal hidridnih baterija. Na slici 3.12 prikazana je evolucija razvoja baterija za BEV. Oigledno je da su litijum-jonske baterije trnutno dominantne jer ostvaruju najveu koliinu energije u odnosu na jedinicu mase.

Slika 3.11 - ema isto baterijskog elektrinog pogona automobila (BEV) Kao i kod drugih pogona, vozila sa baterijskim elektromotorom imaju svoje prednosti

i nedostatke. Znaajne pogodnosti su u tome to BEV ne proizvode toksine izduvne gasove, odnosno imaju nultu emisiju izduvnih gasova (Zero Emission Vehicle - ZEV standard). Globalna emisija BEV je nia skoro za 70% od konvencionalnih pogona (motora SUS). Ipak, BEV se dopunjuju elektrinom energijom koju proizvode elektrine centrale, a koje emituju razne zagaivae vazduha. BEV su dosta skuplja od vozila sa motorima SUS zbog cene

Pedala

38

baterija, ali se via cena vozila kompenzuje niim trokovima u eksploataciji (odravanje + elektrina energija), koji iznose oko 1/3 trokova pogona tenim gorivima. BEV nude dobar kvalitet u vonji u pogledu vozivosti i performansi, ali je autonomija kretanja (duina preenog puta sa jednim punjenjem baterija) limitirana i trenutno se uobiajeno kree do 150 km.

Slika 3.12 - Evolucija baterija za elektro-automobile

Jedan od veoma inventivnih proizvoaa BEV je Tesla motors iz Kalifornije (SAD). Model Tesla S iz 2010. godine, ija serijska proizvodnja treba da zapone 2012. godine, ima autonomiju kretanja, zavisno od verzije vozila, od: 260 km (bazni model), 370 km ili ak 480 km. Ubrzanje od 0 do 97 km/h je 5,6 sekundi [13].

Slika 3.13 - Model Tesla S (2010. godina) 3.3.2 Elektro motori sa gorivim elijama

Primena gorivih elija u pogonskom agregatu podrazumeva vodonik kao gorivo. Prve gorive elije razvio je Velki fiziar Vilijem Grou (William Grove) 1839. godine. Prvi put su gorive elije komercijalno upotrebljene tek u svemirskom programu NASA. Od tada, gorive elije se primenjuju u razliitim vrstama aplikacija, ukljuujui i automobile.

39

Na slici 3.14 prikazan je princip rada gorive elije. Vodonik, koji je u ovom sluaju gorivo, prolazi kroz komoru sa kanalima sa strane anode, dok kiseonik iz vazduha struji kroz komoru sa kanalima na strani katode. Anoda koja je izraena od platine izaziva reakciju kojom se atomi vodonika dele na pozitivne jone (protone) i negativne (elektrone). Obe vrste jona privlai katoda, meutim polimerna elekrolitska membrana (PEM Polzmer Electrolyte Membrane) omoguava samo pozitivno naelektrisanim jonima da prou kroz nju do katode. Zbog toga su elektroni primorani da se kreu spoljnim krugovima, stvarajui tako elektrinu struju. Elektroni i pozitivni joni vodonika sa kiseonikom prelaze na katodi u formu vode, koja izlazi iz elije [14]. Konverzija vodonika u elektricitet u gorivoj eliji teoretski je mogua maksimalno u koliini od 50-60%, dok je u praksi taj procenat znatno nii i kree se o opsegu 25 30%.

Slika - 3.14 Princip rada gorive elije.

Slika 3.15 - Aplikacija pogonskog agregata sa gorivim elijama na putnikom automobilu

PEM

Kiseonik (vazduh)Vodonik

Komora sa kanalima za protok vazduha

Anoda

Katoda Voda

Neiskorieni vodonik

Elektromotor Gorive elije

Rezervoar sa vodonikom

Kontrolna jedinica

Baterije koje se pune elektrinom energijom generisanom u procesu

koenja, koja se koristi kao dodatna energija za elekromotor

40

U nastojanju da se razviju trino prihvatljivi automobili sa pogonom na elektromotor koji se napaja strujom iz gorivih elija, mnoge poznate kompanije ulau znaajne napore i dosta novca. Na slici 3.15 prikazana je aplikacija agregata sa gorivim elijama na putnikom automobilu. Ve se mogu videti eksperimentalno uraeni i izloeni autobusi sa ovom vrstom pogona (slika 3.16). Na primer, kanadska firma BC Transit oekuje da bi se uvoenjem autobusa sa pogonskim agregatom na gorive elije, potronja goriva mogla smanjiti na 28 litara vodonika na 100 km u odnosu na sadanju potronju dizela od 52 l/100km.

Slika 3.16 - Aplikacija pogonskog agregata sa gorivim elijama na autobusu

3.4 HIBRIDNI POGONI

Hibridni pogon je naziv koji oznaava pokretanje vozila pomou nekoliko razliitih izvora energije. Prednosti hibridnog pogona su nizak nivo buke, niska emisija izduvnih gasova i visok stepen korisnosti. Glavni nedostaci su: visoka cena vozila, vea masa vozila u odnosu na ista sa klasinim pogonima i manji prtljani, odnosno tovarni prostor.

3.4.1 Hibridno elektrino vozilo (HEV) Vozila sa ovom vrstom pogona (HEV- Hybrid Electric Vehicle) najee imaju

kombinaciju elektromotora i SUS motora. Dakle, koncept hibridnog automobila predstavlja jedno vozilo sa dva motora. Svaki od motora radi prema potrebi odnosno zavisno od uslova vonje u kojem se nalazi automobil, dok postoje trenuci kada su oba motora u funkciji. Ovakav koncept omoguava utedu energije uz znaajno manje zagaenje ivotne sredine.

Na slici 3.17 prikazana je ema pogona HEV na kojoj su date dve verzije izvoenja.

Vozilo sa serijskim hibridnim pogonom u gradskoj vonji, ili pri vonji konstantnom brzinom pokree se elektromotorom, koji se pri tome snabdeva elektrinom energijom iz baterija. Za to vreme motor SUS pokree generator, koji napaja elektrinom energijom elektromotor, dok se vikom elektrine energije pune baterije. Dakle, vuni moment pogonski tokovi dobijaju od elektromotora i u ovoj varijanti SUS motor nije aktivan (njegova spojnica je iskljuena). Za razliku od ove verzije, kod paralelnog hibridnog pogona vuni moment obezbeuje ili

Rezervoar za vodonik

A/C jedinica Hladnjak gorivih elija

Gorive elije Invertor

Pogonski sistem

Baterije

Hladnjak A/C sistema

41

motor SUS ili elektromotor. Motor SUS, takoe, pokree generator koji elektrinom energijom napaja elektromotor, a vikom se pune baterije. U sluaju veeg optereenja ili pri vonji na veoj udaljenosti, paralelni hibridni pogon podrazumeva da e vuni moment davati motor SUS. Tada se preko generatora dopunjuju baterije, a takoe i pri koenju, kada se elektrina energija dobija od inercione energije vozila.

a) serijski hibridni pogon b) paralelni hibridni pogon

Slika 3.17 - ema hibridnog pogona

3.4.2 Plug-in hibridno elektrino vozilo (PHEV)

Plug-in hibridna elektrinih vozila (PHEV) koriste baterije koje se pune prikljuivanjem utikaa na spoljni izvor elektrine energije (na normalnu zidnu elektrinu utinicu). Ostale komponente su iste kao kod drugih elektrinih pogona. Danas se PHEV najvie koriste kao putniki automobili, ali ima i komercijalnih vozila i kombija, komunalnih kamiona, autobusa, motocikala, skutera i vojnih vozila. Na slici 3.18 prikazan je raspored karakteristinih agregata kod PHEV.

Slika 3.18 Raspored agregata kod Plug-in hibridnog vozila

+ - Baterija

Elektromotor

Generator

Motor SUS

Rezervoar

+ - Baterija

Elektromotor

Generator

Motor SUS

Rezervoar

a) b)

Baterije Punja

Rezervoar

Laki materijali korieni za izradu delova

Pogonska elektronika

Elektromotor

Hladnjak Motor SUS

42

4. KOTRLJANJE TOKA AUTOMOBILA 4 .1 OSNOVNI POJMOVI

Toak automobila predstavlja sklop naplatka i pneumatika (slika 4.1). Pod pneumatikom se podrazumeva spoljanja i unutranja guma, ili, kod savremenih konstrukcija, primenjenim na putnikim automobilima, samo spoljanja guma, koja se puni vazduhom. Naplatak se izrauje od elinog lima ili livene aluminijumske legure, dok se za izradu pneumatika (koji se sastoji od vie slojeva slika 4.2) osim gume, koriste i drugi materijali.

Slika 4.1 - Toak automobila Slika 4.2 Pneumatik Toak automobila je elastian u svim pravcima: radijalnom, tangencijalnom i bonom. S

obzirom na elastinost toka u radijalnom pravcu razlikujemo sledee poluprenike toka: a) Nominalni ili nezavisni poluprenik (rn) definisan je na osnovu nominalnih

dimenzija toka, a rauna se prema izrazu:

h2drn += (4.1)

gde su, d prenik oboda naplatka i h visina profila pneumatika.

b) Slobodni poluprenik (ro) definie se na osnovu maksimalnog obima toka

koji se ne obre (O) i na koji ne dejstvuju sile:

2Oro = (4.2)

c) Statiki poluprenik (rs) je rastojanje od ose toka do podloge pri emu je toak

nepokretan i optereen radijalnom reakcijom. Taj poluprenik iznosi:

Naplatak

Pneumatik

Gazei sloj Rebro Gazei blok ljebovi

Kanali

Rame

Tekstilno platno

Gornja platna tkanine

Ojaanje Venac

elina mrea

43

( )+= 1h2drs (4.3)

gde je - koeficijent radijalne deformacije pneumatika pod optereenjem u odnosu na nominalnu visinu profila.

d) Dinamiki poluprenik (rd) je rastojanje od ose toka do podloge kad se isti kotrlja. Na toak tada deluju sve ili neke od sila: radijalna, obimna i bona.

d) Poluprenik kotrljanja (rf) je zamiljeni poluprenik onog krutog toka koji ima istu brzinu obrtanja i translatornu brzinu kotrljanja sa stvarnim tokom automobila:

TT

f n2S

Vr == (4.4)

Ovde su:

V translatorna brzina toka; T ugaona brzina toka; nT broj obrtaja u jedinici vremena; S put toka u jedinici vremena.

Elastina svojstva automobilskog toka imaju veliki uticaj na ponaanje automobila u

vonji. Krutost toka predstavlja odnos prirataja optereenja i deformacije koja je tim priratajem izazvana, naime ona zavisi od materijala i konstrukcije gume i pritiska vazduha u njoj. Takoe su od uticaja tvrdoa podloge i brzina optereivanja (direktno zavisna od brzine vozila).

4.2 MEHANIKA KOTRLJANJA TOKA

Kada su deformacije tla zanemarljivo male u odnosu na deformcije toka, re je o kotrljanju toka po apsolutno tvrdom putu. Upravo ovaj sluaj ima najveu vanost za prouavanje mehanike kretanja automobila, jer se deformacije savremenih automobilskih puteva mogu zanemariti u odnosu na deformacije toka. Dalja razmatranja u ovom odeljku imaju za pretpostavku navedeni sluaj kotrljanja toka. 4.2.1 Kotrljanje gonjenog toka Kada se gonjeni toak kotrlja po putu pod dejstvom sile FT koja deluje na osovinu toka (sila kojom vozilo povlai toak), izloen je dejstvu sile teine vozila koja deluje preko tog jednog posmatranog toka - GT (videti sliku 4.3). Pretpostavljeno je da je kretanje ravnomerno. Komponente reakcije tla su ZT - usmerene upravno na tlo suprotno od GT i T - u ravni tla u suprotnom smeru od kretanja. Napadna taka (A) reakcije tla pomerena je u smeru kretanja na rastojanje a. Ovo iz razloga to se pri kotrljanju elastinog toka delovi gazeeg sloja toka dvojako ponaaju: jedni ulaze u kontakt sa putem a drugi izlaze. Delovi gazeeg sloja koji ulaze u kontakt sa putem sabijaju se, dok se delovi koji izlaze ire. Pri deformaciji gume pojavljuje se histerezis, to znai da je vei rad utroen na sabijanje od povraenog rada pri irenju. Unutranje trenje u materijalu pneumatika zavisno je od osobina i vrste materijala kao i od konstrukcije pneumatika. Uopte, sve vrste deformacija pneumatika

44

izazivaju unutranje trenje. Usled pojave unutranjeg trenja imamo gubitak energije. Materijal od koga su izraeni pneumatici nije apsolutno elastian usled ega dolazi do pojave histerezisa (videti sliku 4.4). Iz navedenih razloga (zbog histerezisa) dijagram raspodele pritiska je nesimetrian - sa napadnom takom rezultujue sile reakcije tla - pomerenim u smeru kotrljanja toka. Jasno je da su sile GT i ZT po apsolutnim vrednostima meusobno jednake.

Slika 4.3 Kotrljanje gonjenog toka

Slika 4.4 Pojava histerezisa Sile ZT i GT obrazuju spreg iji je moment ZT e. Tangencijalna reakcija XT jednaka je po apsolutnoj vrednosti sili FT. Ako sa oznaimo koeficijent prianjanja izmeu gume i puta onda se tangencijalna reakcija moe menjati u rasponu od 0 do ZT . 0 XT ZT (4.5)

Kriva optereenja

Kriva rastereenja

GT,

N

rs , mm

GT

ZT XT

e

v T

GT

FT

A

ZT XT

e

r d

v T

45

Iz uslova ravnotee toka sledi: FT rd = XT rd = ZT e (4.6)

d

TTT reZXF == (4.7)

Na osnovu 6 proizilazi da gurajua sila FT zajedno sa silom trenja XT obrazuje spreg sila, iji se moment uravnoteava sa momentom otpora pri kotrljanju: Mf = ZT e (4.8) Sada se izraz 7 moe napisati u obliku:

fGfZreZ

rM

RF TTd

Td

ffT ===== (4.9)

ili: Rf = GT f (4.10) Fiktivna sila Rf u izrazu 4.9 pretstavlja otpor pri kotrljanju ili otpor kotrljanju. Sila Rf, po apsolutnoj vrednosti jednaka sili FT, direktno je proporcionalna vertikalnom optereenju (GT) i odnosu e/rd = f, koji se naziva koeficijent otpora kotrljanju. Na osnovu izraza 5 i 7 sledi:

ZreZ Td

T odnosno: f (4.11) 4.2.2 Kotrljanje pogonskog toka Pod dejstvom dovedenog - pogonskog momenta MT i radijalnog optereenja toka GT pojavljuju se reakcije tla XT i ZT koje obrazuju momente XT rd i ZT a koji se uravnoteavaju sa pogonskim momentom (videti sliku 4.5). Na osovini toka pojavljuje se reakcija RT (sila kojom vozilo zadrava toak) u horizontalnom pravcu jednaka po apsolutnoj vrednosti sa tangencijalnom reakcijom tla, XT ali suprotnog smera. 0aZrXM0M TdTT = = (4.12)

eZrXM TdTT += (4.13)

fGr

MfZ

rM

X Td

TT

d

TT == (4.14)

46

Odnos MT/rd predstavlja obimnu silu pogonskog toka, koja je obeleena sa FT. Kada se uzme u obzir izraz br. 4.10 i uvrsti u izraz 4.14 dobija se: XT = FT - Rf (4.15) Koristei izraz 4.5 moe se utvrditi uslov pri kome je mogue kotrljanje toka (bez klizanja): ZX TT (4.16) Ako s u izraz 4.15 unese izraz 4.14 dobija se:

ZfZr

MTT

d

T , odnosno:

( )fZFr

MTT

d

T += (4.17)

Slika 4.5 Kotrljanje pogonskog toka Na osnovu izraza 4.17 oigledno je: ( )fZF TTmax += (4.18) Za male brzine automobila (do 60 km/h) koeficijent otpora kotrljanju (f) je mala veliina u odnosu na koeficijent prianjanja () i moe se zanemariti, pa bi se iz izraza 4.18 uklonilo f, to bi bio sluaj koji odgovara kotrljanju krutog toka po krutoj podlozi. 4.2.3 Kotrljanje koenog toka Na slici 4.6 prikazan je toak koji se koi momentom koenja Mk = - MT. Sa promenom znaka dovedenom momentu menja se smer reakcijama u horizontalnom pravcu.

GT

RT

A

ZT

XTe

r d

v T

MT

47

Veliina momenta Mk moe da se menja od 0 do neke minimalne, negativne vrednosti koja odgovara poetku proklizavanja koenog toka. 0eZrXM0M TdTk = += (4.19)

fGr

MfZ

rM

X Td

kT

d

kT +=+= (4.20)

Iz izraza 4.20 sledi da je tangencijalna reakcija koenog toka jednaka odnosu konog momenta i dinamikog radijusa toka, uveanom za vrednost otpora kotrljanja.

Slika 4.6 Kotrljanje koenog toka Iz izraza 4.20 vidi se da se sa poveanjem momenta koenja Mk, poveava apsolutna vrednost tangencijalne reakcije XT koja prouzrokuje smanjenje kraka e. Pri izrazito velikom momentu koenja, rezultujua normalna reakcija tla moe da deluje i na nekom rastojanju e iza poprene ravni simetrije toka (slika 4.6b)

4.2.4 Koeficijent otpora kotrljanju f U sluaju kotrljanja toka pri kome bi se deformisali i toak i tlo, pri takvim

deformacijama troio bi se rad na trenje izmeu toka i tla, kao i na unutranje trenje u materijalu pneumatika i tla. Ukoliko se radi o savremenom putu sa tvrdim pokrivaem utroeni rad pri deformaciji tla je zanemarljivo mali u odnosu na utroeni rad pri deformaciji elastinog toka. Koeficijent otpora kotrljanju zavisi od velikog broja faktora. Na primer, ovaj koeficijent zavisi od povrinskog klizanja, ali i od pojave histerezisa, o emu je ve bilo rei. Kako je f = e/rd, oigledno je da e se koeficijent otpora kotrljanju smanjivati sa poveavanjem poluprenika toka.

Koeficijent otpora kotrljanja zavisi od vie razliitih uticaja. Na primer, zavisi od pritiska u pneumatiku. Vii pritisak znai da e deformacija pneumatika biti manja a time i otpor kotrljanju (slika 4.7). Sa slike 4.8 vidi se da je otpor kotrljanju skoro konstantan pri manjim brzinama (do oko 60 km/h) a da zatim naglo raste sa poveanjem brzine. ta

GT

RT

A

ZT

XT e

r d

v T

Mk

GT

RT

ZT XT

v T

Mk

a) b)

48

ograniava maksimalnu brzinu kretanja za odreeni pneumatik? Na slici 4.9 prikazano je formiranje stojeeg deformacijskog talasa koji dovodi do razaranja pneumatika. Pri neodgovarajuim pritiscima moe doi do pregrevanja i devulkanizacije zbog pretvaranja deformacijskog rada u toplotu [15].

Slika 4.7 - Uticaj pritiska na otpor kotrljanju [15]

Slika 4.8 - Uticaj brzine vozila na otpor kotrljanju [15]

Slika 4.9 - Stojei deformacijski talas pneumatika [15] Koeficijent otpora kotrljanju moe se eksperimentalno utvrditi korienjem razliitih

eksperimantalnih metoda. Ovde su kao primer date dve ilustracije. Na slici 4.10 prikazan je

49

ureaj za odreivanje otpora kotrljanju preraunavanjem promene sile, a na slici 4.11 dat je ureaj kod koga se koristi metod preraunavanja momenta [16].

Slika 4.10 - Ureaj za testiranje metodom sile

Slika 4.11 - Ureaj za testiranje metodom momenta

U optem sluaju moemo pretpostaviti da je koeficijent otpora pri kotrljanju toka automobila funkcija brzine v u obliku polinoma n-tog reda:

f = f0 + f1 v + f2 v2 + . . . + fn vn (4.21)

Sa poveanjem optereenja na toak uveava se koeficijent f jer se poveavaju deformacije pneumatika i puta. Meutim ako optereenje pneumatika ne prekorauje -doputeno prema fabrikim propisima, a pri tome odabrani pritisak vazduha odgovara optereenju moe se optereenje zanemariti.

Takoe, za dobre puteve moe se koristiti empirijski izraz:

El. motor

Dava momenta

Hrapava povrina

M = moment

Dobo (R=1,7m)

RAST SILE

Poveanje sile

Sila preraunata na otpor kotrljanju u kontaktu pneumatik/dobo

Poluprenik doboa R = 1,7 m

50

3

3 4

2

3 100v

p

0042,0100

vp

00245,0p

019,0f

+

+= (4.22)

gde je p , bar pritisak vazduha u pneumatiku (1 bar = 105 Pa).

Na osnovu tabele 1 moe se videti da na koeficijent f0 ima uticaj vrsta i stanje pokrivaa na putu. Praktinu primenu ima izraz :

f = f0 (1 + a v2) (4.23)

f0 - koeficijent otpora pri kotrljanju, koji se odnosi na brzine do 60 km/h, dat je u tabeli 4.1 u zavisnosti od podloge;

a - konstanta, priblino jednaka (4 do 5) 10-5; v brzina kretanja u km/h

Tabela 4.1 Vrednosti koeficijenta f0 , [17]

4.2.5 Koeficijent prianjanja

Ukoliko imamo sluaj pogonskog toka na koji deluje bona sila FY, tada e mo usled pogonskog momenta u ravni tla imati reakciju T, a usled desjtva bone sile pojavie se bona reakcija tla YT (FY = YT), takoe u ravni tla.

Rezultujua reakcija nalazi se takoe u ravni tla, a njen intenzitet iznosi: 2T2T YX + .

Maksimalna mogua rezultujua reakcija u ravni tla odreena je proizvodom ZT (odnosno GT ), naime:

( )max2T2TT YXZ += (4.24)

51

Slika 4.12 - Pogonski toak na koji deluje bona sila Kad veliina rezultujue reakcije dostigne vrednost ZT pojavljuje se klizanje toka. Do klizanja ne dolazi ako je ispunjen uslov:

2T2T YX + < ZT (4.25)

Na osnovu izraza (4.25) moemo da definiemo koeficijent prianjanja kao odnos izmeu rezultujue maksimalne reakcije u ravni tla pri kojoj poinje klizanje i radijalne reakcije tla:

T

max2

T2T

Z)YX( += (4.26)

Za sluaj da je YT = 0 rezultujua maksimalna reakcija tla postaje XTmax, maksimalna tangencijalna reakcija, pa je koeficijent prianjanja odnos izmeu ove i normalne (radijalne) reakcije tla. Definicija koeficijenta prianjanja odgovara onoj u Mehanici koja govori o koeficijentu trenja pri klizanju izmeu dva kruta tela (trenja prvoga reda). Stoga se esto smatra da su koeficijent prianjanja i koeficijent trenja pri klizanju isti pojmovi i da su pod istim uslovima meusobno iste veliine. Ovakvo shvatanje je blisko stvarnosti, naroito kada se radi o tvrdim podlogama (beton, kamen). U Mehanici se razlikuju statiki koeficijent trenja klizanja i koeficijent trenja klizanja pri kretanju, odnosno koeficijent kinetikog trenja. I ovde vae analogne zakonitosti, naime koeficijent prijanjanja pri odreenom deliminom klizanju dostie svoju maksimalnu vrednost (max), pri potpunom klizanju svoju manju vrednost (). Stoga se moe uslovno razlikovati statiki i dinamiki koeficijent prianjanja. Za razliku od pojave trenja pri klizanju u ostalim granama mainstva (npr. rukavac i klizno leite) gde se tei da se trenje svede na najmanju meru, ovde imamo obrnut sluaj: teimo da koeficijent prianjanja izmeu toka i puta bude to vei. Prianjanje izmeu tokova automobila i podloge omoguava prenoenje obimne-pogonske sile i kretanje automobila. Pri tome automobil dri eljeni pravac bez posebnih ureaja za voenje tokova (to nije sluaj

GT

RT

ZT

XT

v T

MT

Fy

YT

YT

XT

52

kod inskih vozila). Sa poveanjem koeficijenta prianjanja poveava se stabilnost vonje, jer se u svakom momentu moe obezbediti dodatna reakcija u ravni tla kojom bi se uravnoteila eventualna poremea