JÁRMŰMECHANIKA 2013 ERŐÁTVITEL TERVEZÉSE JÁRMŰMECHANIKA C. TÁRGYHOZ

Átírás

1 JÁRMŰMECHANIKA 2013 ERŐÁTVITEL TERVEZÉSE JÁRMŰMECHANIKA C. TÁRGYHOZ 1

2 I. FEJEZET A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI 2

3 BEVEZETÉS Az előadások témái Dr. Ilosvai Lajos A járműmechanika alapvető paraméterei Járműdinamika 3 3

4 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI MOTORKARAKTERISZTIKA 4 4

5 MOTORKARAKTERISZTIKA A MOTORKARAKTERISZTIKÁRA A JÁRMŰDINAMIKAI SZÁMÍTÁSOKNÁL VAN SZÜKSÉG. P e M e M max P M P max M P Teljestöltésű szívómotor-karakterisztika P e - effektív motorteljesítmény; kw, M e - effektív motornyomaték; Nm, n - a motorfordulatszám; min -1 P max - max. motorteljesítmény; kw, M max - max. motornyomaték; Nm, n M - a max. nyomatékhoz tartozó ford.szám, n P - a max. teljesítményhez. tart. ford.szám. b - a fajlagos tüzelőanyag fogyasztás; gr/kwh b 5 n M n P n A teljesítmény és nyomaték közti kapcsolat 2 n P M; P M 60*1000 5

6 MOTORKARAKTERISZTIKA A motorkarakterisztika közelítő meghatározása szívómotor esetében Adott: P max, n P -a maximális teljesítmény és a hozzátartozó fordulatszám. Meghatározandó: egy adott n e fordulatszámhoz tartozó, P e. n e n e n e Pe Pmax A1 A2 np np n P 2 3 Motor típus A 1 A 2 Benzinmotor 1,0 1,0 Közvetlen befecskendezésű dízel 0,5 1,5 Előkamrás dízel 0,6 1,4 Örvénykamrás dízel 0,7 1,3 6 A fenti képletek, benzinbefecskendezéses,- turbófeltöltéses-, elektro-, és hibrid motorok esetén nem használhatók!!! 6

7 MOTORKARAKTERISZTIKA A motorkarakterisztika jellemzői Nyomatéki rugalmasság lehetővé teszi, bizonyos ellenállásváltozás (pl. emelkedés) sebességváltás nélküli leküzdését. Minél nagyobb annál jobb. e M M M max, P - a maximális motornyomaték, - a maximális teljesítményhez tartozó motornyomaték. A fordulatszám rugalmasság, arra utal, hogy a motor, az adott ellenállás változást milyen fordulatszám-, ill. sebességváltozás mellett tudja lekezelni. e n n n P M, - a P max -hoz tartozó motorfordulatszám - az M max -hoz tartozó motorfordulatszám Szokásos 7 értékek: e M = 1,15 1,2 e n = 1,15... (Szívómotorok) 7

8 MOTORKARAKTERISZTIKA VW Golf-98 típusú gépkocsi motorkarakterisztikái Benzinmotor 1,6 l (74 kw) Turbófeltöltéses benzinmotor 1,8 l (110 kw) 8 8

9 MOTORKARAKTERISZTIKA VW Golf-98 típusú gépkocsi motorkarakterisztikái 1,9 l SDI típ. dízelmotor (50 kw) 1,9 l TDI típ. turbódízelmotor (81 kw)

10 MOTORKARAKTERISZTIKA Úgynevezett bruttó és nettó motorteljesítmény Bruttó motorteljesítmény: egyes segédrendezések (pl. légszűrő, vízszivattyú stb. ) nélkül veszik fel próbapadon. Nettó motorteljesítmény: egyes segédrendezésekkel együtt (pl. légszűrő, vízszivattyú stb. ) veszik fel próbapadon. A járműdinamikai számításoknál a nettó motorteljesítményt kell alapul venni. Az egyes mellékmeghajtások ( pl. generátor, ventilátor stb.) energiaigényét is figyelembe véve, a nettó teljesítményt még további 5 6%-l csökkenteni kell

11 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI A HAJTÓMŰ MECHANIKAI VESZTESSÉGEI 11 11

12 A HAJTÓMŰ MECHANIKAI VESZTESSÉGEI A hajtómű mechanikai vesztességei miatt a P k kerékteljesítmény kisebb mint a P m motorteljesítmény A mechanikai vesztességek összetevői: Súrlódási vesztesség. Független a fordulatszámtó de függ az átvitt nyomaték nagyságától Olajkavarási vesztesség. A fordulatszámmal együtt növekszik, de nem függ az átvitt nyomaték nagyságától. A mérnöki gyakorlatban csak a súrlódási vesztességet mint mechanikai hatásfokot (h mech ) veszik figyelembe. h me P Pm P k P ch 1, P P P m m m ahol: P m - a motorteljesítmény, 12 P k - a kerékteljesítmény, P - a súrlódási vesztesség teljesítménye. 12

13 A HAJTÓMŰ MECHANIKAI VESZTESSÉGEI A hajtómű mechanikai hatásfokának közelítő meghatározása hme a b c ch 0,98 0,97 0,99, ahol: a - a terhelt homlokfogaskerékpárok száma, b - a terhelt kúpfogaskrékpárok száma, a - terhelt kardáncsuklók száma. Gépkocsihajtóművek mechanikai hatásfokának közepes értékei 13 Jármű típus Versenyautók Személygépkocsik Tehergépkocsi, autóbusz Összkerékhajtású gépkocsi h mech 0,90 0,95 0,90 0,92 0,82 0,85 0,80 0,85 13

14 A HAJTÓMŰ MECHANIKAI VESZTESSÉGEI A bolygóművek mechanikai vesztességének közelítő meghatározása I 0 - alapáttétel, i - a tényleges áttétel. h 0 - az un. alaphatásfok: h0 h ' h '' 0,97 0,98 0,95 14 ahol: h - a külső kapcsolású fogaskerékpár mechanikai hatásfoka, h - a belső kapcsolású fogaskerékpár mechanikai hatásfoka. 14

15 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI GUMIABRONCS 15 15

16 GUMIABRONCS Diagonál gumiabroncs A z egyes kordszálak váltakozó irányban, meghatározott szög alatt futnak. 16 a =38 o -40 o - Normál gumiabroncs a =30 o -35 o - Nagysebességű gumiabroncs a=26 o - Versenyautó gumiabroncs 16

17 GUMIABRONCS Radiál gumiabroncs A radiál gumiabroncs sajátosságai A karkasz 17 kordszálai a menetiránnyal 90 o os bezáróan radiálisan futnak 17

18 GUMIABRONCS A gumiabroncs jelölései 18 A gumiabroncsokon számtalan jelölés van ezek közül a legfontosabbak a következő ábrákon láthatók 18

19 GUMIABRONCS Személygépkocsi abroncsok jelölései 205/50 R V TUBELESS ahol: profilszélesség; mm, 50 - H/S viszonyszám, 15 Pánt átmérő; angol hüvelyben, R - radiál kivitel, 86 - terhelési index, 530 kg, (névleges levegőnyomás) V - sebességindex, V max = 240 km/h TUBELESS - belső nélküli kivitel, gyártási időpont, 22 hét, év 19 19

20 GUMIABRONCS Haszonjármű gumiabroncsok jelölései 315/80 R 22.5 TOP 154/149 J TUBELESS ahol: 315 -profilszélesség; mm 80 - H/s profilarány, R - radiál kivitel, pánt átmérő; angol hüvelykben, TOP mintázat, 154 terhelési index, szóló kg (7 bar) 149 terhelésindex, iker kerék kg (7 bar) J - sebesség index, V max = 100 km/h gyártási időpont, 22 hét, év 20 A terhelhetőségi jelzőszámra, és a sebesség indexre vonatkozó adatok a következő ábrákon láthatók 20

21 GUMIABRONCS A sebességindex értelmezése 21 21

22 GUMIABRONCS A terhelési index értelmezése 22 22

23 GUMIABRONCS Gumiabroncs címke 2012 novemberétől 23 23

24 GUMIABRONCS A gumiabroncs sugarai Névleges sugár A jelölések alapján meghatározott sugár. Pl. 165/70 SR 13 R N = 0,5*13*25,4 + 0,7*165 mm Szabad sugár (r sz ) A névleges belső levegőnyomású gumiabroncs kerületéből visszaszámolva Statikai sugár (r st ) Álló keréknél a talaj és a forgásközéppont Befolyásolja: 24 a gumiabroncs belső levegőnyomása, a függőleges terhelés közti távolság 24

25 GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai Dinamikai sugár (r d ) A mozgó gépjárműnél, a talaj és a forgás-középpont közti távolság Befolyásolja: a kerékterhelés, a belső levegőnyomás, a sebesség, az átvitt nyomaték nagysága

26 GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai Gördülési sugár Megtett útból származtatott fiktív sugár Ahol: S a megtett út, R g S 2 N N a kerék körülfordulásainak száma. Határértékei: 0 r 0 - kerék kipörgés 26 - blokkolás 26

27 GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai Effektív gördülési kerület Az effektív gördülési kerület alatt a megtett út és a gumiabroncs körülfordulásának viszony számát értjük. Ebből a gördülési sugár az effektív gördülési kerület 2 π vel való osztása révén nyerhető. Az effektív gördülési kerület értékei a gumiabroncs katalógusokban találhatók. (Lásd következő ábra) 27 27

28 GUMIABRONCS Gumiabroncs gördülési kerülete Pl. Continental Pl. Semperit 28 28

29 GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai A GÖRDÜLÉSI SUGÁR MEGHATÁROZÁSA KÖZELÍTŐ SZÁMÍTÁSSAL Adott a gördülési, dinamikai sugár, vagy az effektív gördülési kerület. Nincs probléma. Adott a statikai sugár (r st ) Közelítő képlet: r = K 1 * r st, ahol : r - a gördülési sugár, r st - statikai sugár, K 1 - korrekciós tényező. 29 K 1 = 0,95 0,97 29

30 GUMIABRONCS Gumiabroncs sugarai Csak a méretek adottak r 0,5 d K H 2, ahol: d - a kerékpánt átmérője, H - a profilmagasság, K 2 - korrekciós tényező, K 2 = 0,86 0,88 - személygépkocsi, K 2 = 0,89 0,94 - tgk., autóbusz, 30 30

31 GUMIABRONCS A gumiabroncs járműdinamikai szerepe 1. Kinematika Pl. Járműsebesség V 0,377 r n k m k 0 s, ahol: V - a járműsebesség; km/h r - a gumiabroncs gördülési sugara; m, n m - a motor fordulatszáma; min -1, k 0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, k s a sebességváltómű nyomatékmódosítása

32 GUMIABRONCS A gumiabroncs járműdinamikai szerepe 2. Dinamika Gördülési ellenállás Tapadás Vonóerő F M m k k 0 r s h mech ahol: M m - a motornyomaték, h mech a hajtómű mechanikai hatásfoka. k Tehetetlenségi nyomaték M J,, J k d dt 32 ahol: J k - a járműkerék másodrendű nyomatéka, w k - a járműkerék szögsebessége, t - az idő. 32

33 GUMIABRONCS A gumiabroncs járműdinamikai szerepe 3. Stabilitás Tapadás Kerékcsúszás Kúszás 4. Járműlengés A gumiabroncs mint rugózó elem, rugalmassággal és csillapítással bír. 5. Teherbírás 6. Zajforrás 33 33

34 GUMIABRONCS A gumiabroncs megválasztásának szempontjai Terhelhetőség Sebesség Üzemviszonyok (pl. téli üzem) Stabilitás Élettartam Zaj A kiválasztást segíteni fogja az új EU címke 34 34

35 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEI GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK 35 35

36 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Általános eset Aktív erők: G- súlyerő, F- vonó-,fékező erő M- forgató-, fékező nyomaték 36 Passzív erők: R - reakcióerő, F T - tehetetlenségierő M T tehetetlenségi nyomaték F w - légellenállási erő M w - légellenállási nyomaték 36

37 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Kerék-talaj kapcsolat a) b) c) a) csak a kerék deformálódik b) a kerék és a talaj deformálódik c) csak a talaj deformálódik 37 37

38 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Reakcióerő támadáspontja a) b) c) a) - álló kerék, b) - forgó keréknél egy pillanatra elvesszük a talajt, c) - visszahelyezzük a képzeletben elvett talajt

39 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Figyelem!!! A gördülő kerék ráfutó szakasza mindig deformálódik. A lefutó szakasz, a súrlódási vesztességek miatt kisebb erővel nyomja a talajt. A reakcióerő támadáspontja a függőleges szimmetria tengely előtt, a haladás irányába egy a távolságra helyezkedik el A belső súrlódási vesztességek alkotják a gördülési ellenállás jelentős részét

40 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Az erőhatások tipikus esetei Kiindulási feltétel: Állandó sebesség A légellenállást elhanyagoljuk Forgatott vontató kerék Csak forgatott Forgatott vontatott Csak vontatott Fékezett vontatott 40 40

41 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Forgatott, vontató kerék r 41 41

42 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Csak forgatott kerék 42 42

43 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Forgatott, vontatott kerék 43 43

44 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Csak vontatott kerék

45 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Fékezett, vontatott kerék 45 45

46 GÖRDÜLŐ KERÉKRE HATÓ ERŐK Az öt eset előfordulása valóságban 46 46

47 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEI KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN 47 47

48 KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN Az oldalirányú erő kerékmozgásra gyakorolt hatása 48 kúszási szög, M er visszatérítő nyomaték y 48

49 KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN Kúszási karakterisztika Fy f F y három szakasza van: o-b -lineáris szakasz Fy k k a kúszási tényező b -c - nem lineáris szakasz 49 o-c szakasz kúszás c-d szakasz csúszás 49

50 KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN A lineáris szakasz hosszát befolyásoló tényezők: gumiabroncs szerkezete, kerékterhelés, kerék-talaj közti súrlódási tényező. közepes értéke :3...4 o K 50 átlagértékei : Személygépkocsi k kn / rad Tgk, autóbusz k kn / rad. 50

51 KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN Az F y oldalerő maximális értéke: F G y y k y, ahol : az oldalirányú tapadási tényező G a ker ékterhelés. k Keményburkolatú száraz útfelületen a kúszási szög határértéke, általában: 51 y o 51

52 KERÉKMOZGÁS OLDALIRÁNYÚ ERŐ ESETÉN A kúszási szöget befolyásoló tényezők Profilszélesség növekedésével csökken. A szövetváz rétegeinek növekedésével arányosan csökken. A gumiabroncs konstrukciós szerkezete. Radiál szerkezetűnél, a diagonálhoz viszonyítva kisebb. A mintázat magasságának növekedésével - a kúszási szög értéke növekszik. A gumiabroncs belső levegőnyomása - a levegőnyomás csökkenésével növekszik 52 52

53 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS 53 53

54 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállási tényező R a a r f z R r, R R x z, x a r F G k A gördülési ellenállási tényező nem más mint a vesztességek pótlásához szükséges fajlagos vonóerő 54 54

55 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállási tényező közepes értékei Út típus Aszfalt-beton Kockakő Száraz kötött talaj Nedves kötött talaj Homok f 0,01 0,02 0,023 0,030 0,025 0,035 0,05 0,150 0,200 0,300 Az összehasonlító számításoknál általában, f=0,

56 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők Az útfelület állapota, minősége A gépjármű sebessége Hőmérséklet Belső levegőnyomás Kerékterhelés Konstrukciós paraméterek 56 56

57 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők Az útfelület állapota és minősége Laza talajon nagyobb. A talaj ill. az útfelület nedvességével növekszik. A gépjármű sebessége A gördülési ellenállás sebességfüggő. A sebesség függés meghatározására számos empirikus összefüggés létezik. f f 1 0,006V Ahol: f 0 - táblázatos érték; V - a járműsebesség; km/h 57

58 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők A járműsebesség, és a gumiabroncs belső levegőnyomásának hatása 1-0,15 MPa 2-0,25 MPa 3-0,30 MPa 58 58

59 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők A hőmérséklet hatása A gördülési ellenállás a hőmérséklet emelkedé- sével némileg csökken

60 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők A belső levegőnyomás Kettős hatás! Keményburkolatú úton p növekedésével csökken. 60 P, 10 2 MPa 1- Homok; 2- Szántás; 3- Aszfalt Laza talajon, a p növekedésével a talaj oldali ellenállás növekszik, az abroncs oldali csökken 60

61 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők A légnyomás csökkenés hatása a gördülési ellenállásra 61 Forrás: Continental 61

62 GÖRDÜLÉSI ELLENÁLLÁS Gördülési ellenállást befolyásoló tényezők Kerékterhelés Változatlan levegőnyomás mellett, a kerékterheléssel együtt növekszik Konstrukciós paraméterek A futófelület állapota. 62 Kopott felületű gumiabroncsoknál 20 25%-l kisebb. H/S értékével arányosan csökken Szövetváz konstrukciós kialakítása Radiál gumiabroncsoknál, a diagonálhoz viszonyítva kisebb. A kerékátmérő növekedésével némileg csökken A gumi anyagától is függ, kismértékben 62

63 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS 63 63

64 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadási tényező jellemzése Kétféle súrlódási tényezőt ismerünk: 0 tiszta nyugvó súrlódás cs - tiszta csúszó súrlódás A gördülő kerékre egyik sem, hanem az un. tapadási tényező a jellemző. Csúszó súrlódás csak blokkoló keréknél lép fel. A - tapadási tényező alatt azt a fajlagos vonó-, vagy fékező (F/G) erőt értjük, amelynél a gördülés tiszta csúszásba megy át

65 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A gördülő kerék slipje A gumiabroncs tangenciális deformációja miatt, a jármű sebessége eltér a kerék kerületi sebességétől amit az un slippel jellemzünk A forgatott, vontató kerék slipje: S Vk Vj 2 rd n 2 rn r V 2 r n r k d d A fékezett kerék slipje: S F 65 Vj Vk r, V r j V k - a kerék kerületi sebessége, V j - a jármű sebessége, r d - a dinamikai sugár, r - a gördülési sugár. 65

66 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A kerékslip grafikus ábrázolása A kifejthető fajlagos fékező-, vagy vonóerő maximumát a B pontban éri el. Az ehhez tartozó fajlagos erő felel meg a () 66 tapadási tényezőnek. 66

67 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A - tapadási tényező átlagértékei Útfelület Száraz Nedves Érdesített aszfalt 0,95 0,9 Aszfalt-beton 0,8 0,9 0,5 0,7 Szennyezett aszfalt - 0,2 0,3 Homok 0,2 0,4 0,35 0,5 Kötött talaj 0,65 0,7 0,5 0,55 Letaposott hó 0,15 0,2 - Sima jég 0,

68 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők Az útfelület állapota és minősége A gumiabroncs minősége, és mintázata A járműsebesség A függőleges irányú terhelés Az útfelületen lévő vízréteg vastagsága 68 68

69 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők Az útszennyeződés hatása nedves útfelületen Az ábrán látható állapot a gyakorlatban is előfordulhat. min - az eső kezdetekor 69 69

70 Tapadási tényező KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A tapadás változása esős úton 1, 0 0, 8 0, 6 Száraz Eső kezdete Nedves Eső vége 0, 4 0, 2 Nyálkás közeg hatása Az időtartam függ: - az úttest szennyezettségétől -az eső erősségétől 70 Idő 70

71 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A slip és az útminőség hatása Dunlop p = 0,16 Mpa G k = 3000 N V = 30 km/h F/G 1 - száraz beton 2 - nedves beton 3 - tömörített hó 71 71

72 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A slip és a sebesség hatása F/G Aszfalt út 1- V = 40 km/h 2- V = 25 km/h 3- V = 10 km/h 72 72

73 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A slíp és a terhelés hatása Slip 73 Gumiabroncs: 6, G k = 2 kn ; 2- G k = 3 kn; 3 - G k = 4 kn 73

74 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A profilmagasság és a járműsebesség hatása nedves útfelületen 1- V = 30 km/h 2- V = 90 km/h 74 Profilmagasság 74

75 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS A tapadást befolyásoló tényezők A sebesség és a vízréteg vastagságának hatása 1- h = 0,2 mm 2- h = 1,0 mm 3- h = 2,0 mm Kerékméret: 5,6-16 G k = 3000 N p = 0,15 MPa 75 75

76 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS Tapadás oldalerő esetén A csúszási határérték: F max G G F y G F F 2 2 k k x y Az öszkerékhajtás stabilabb! 76 76

77 KERÉK-TALAJ KAPCSOLAT TAPADÁS Tapadás oldalerő esetén A tényleges vonó-, fékező- és oldalerő diagram Kerékméret: 165 SR 15 Profilmagasság: 60% G k = 3000 N p = 1,8 bar V = 14 m/s 77 A megcsúszás megelőzése érdekében az eredő erőnek a burkoló görbén belül kell maradnia! 77

78 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI AQUAPLANING Vízencsúszás 78 78

79 AQUAPLANING Aquaplaning kialakulása Vízzel borított úton gördülő keréknél három szakasz különböztethető meg: A- vízen fekvő, B- vízréteget kiszorító, törő, C- talajjal érintkező

80 AQUAPLANING Aquaplaning kialakulása 1- A víz hátulra és oldalra kinyomódik. 2- A felületi érintkezés még teljes. Elöl megkezdődik a víz torlódása 3. Az abroncs előtt szabályos orrhullám keletkezik. Fokozatos érintkezés-vesztés Az abroncs felúszik az orrhullámra. Megszűnik az abroncs-talaj kapcsolat. 80

81 AQUAPLANING A talajjal érintkező szakaszt befolyásoló tényezők Profilmagasság. Belső levegőnyomás Járműsebesség, Ha a vízfilm nem törik meg, a kerék a víz tetején halad, (csúszik). Ezt a jelenséget aquaplaning-nak, vízencsúszásnak nevezik. 81 A vízencsúszó kerék tapadása gyakorlatilag a nullával egyenlő! 81

82 AQUAPLANING A kritikus sebesség közelítő meghatározása Hidraulikus emelőerő, ha profilmagasság < vízmélység: F AV 2, ahol: - a folyadék sűrűsége, A- az érintkezési felület, V- a sebesség. HORN tapasztalati képlete a kritikus sebesség meghatározására: 82 Gk Vkr C C p, A V kr 6,34 p km / h, ahol: G k - a függőleges terhelés; N, p - a belső levegőnyomás; kpa 82

83 AQUAPLANING A sebesség és a vízréteg vastagságának hatása 83 83

84 AQUAPLANING Tapasztalati tapadás értékek Sebesség Km/h Az útburkolat állapota felhő A gumik száraz nedves jeges szakadás állapota A vízréteg magassága < 2 mm > 2 mm új 0,85 0,65 0,5 0,1 kopott 1,0 0,5 0,25 új 0,8 0,6 0,05 kopott 0,95 0,2 0,05 új 0,75 0,55 0 kopott 0,9 0,

85 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT- KOORDINÁTÁI 85 85

86 A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT-KOORDINÁTÁI A súlypont-koordináták hatásai A gépjármű tömegeloszlása befolyásolhatja a gépjármű: dinamikáját, fékezési tulajdonságait, stabilitását, kormányozhatóságát, lengéskényelmét. A gépjármű súlypontjának helyzetét három koordináta határozza meg: 86 hosszirányú, keresztirányú koordináta és a súlypontmagasság 86

87 A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT-KOORDINÁTÁI A súlypont-koordináták meghatározása mérlegeléssel Az ábra alapján felírható: G 2 i1 Z i, A tengelyekre felírt nyomatéki egyensúly alapján: 87 Z2 Z1 l1 l; l2 l l l1, G G 87

88 A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT-KOORDINÁTÁI Keresztirányú koordináták meghatározása mérlegeléssel B B b j Z j G Z b G B, B

89 A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT KOORDINÁTÁI Néhány súlypontmagasságra vonatkozó adat 89 89

90 A GÉPJÁRMŰ SÚLYPONT KOORDINÁTÁI Súlypont-koordináták közepes értékei 90 90

91 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI 91 91

92 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI A tehetetlenségi erő három részből tevődik össze: F F F F I II III T T T T. (1) I FT - Az egyenes mozgást végző tömeg tehetetlenségi ereje: F I T dv m dt, (2) 92 ahol: m - a gépjármű tömege. 92

93 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI II FT - a forgó mozgást is végző járműkerekek, kerületre redukált tehetetlenségi ereje: F II T Ik dk r dt, (3) ahol: I k - a járműkerék másodrendű nyomatéka, r - a gördülési sugár, 93 k járműkerék szögsebessége. 93

94 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI III FT - a motor forgó mozgást végző tömegeinek a járműkerék kerületére redukált tehetetlenségi ereje: F I d III m m, T köh mech r dt (4) ahol: I m - a motor forgó tömegeinek másodrendű nyomatéka, m - a motor főtengelyének szögsebessége, k ö - a hajtómű nyomatékának összmódosítása, 94 h mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, r - a gumiabroncs gördülési sugara. 94

95 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI Az összetevőket (1)- be behelyettesítve: dv I d I d F m k dt r dt r dt k k m m. T öh mech A harmadik tagot d k - l szorozva és osztva: 95 dv I d I d d F m k h k k m m k. T ö mech dt r dt r dk dt Figyelembe véve, hogy k = V/r, dv I dv I dv d F m k h k m m T 2 2 ö mech dt r dt r dt dk (5) 95

96 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI Az utóbbi (5) egyenletet rendezve nyerjük F T - végleges alakját: ahol: dv d m FT m 1 12 kö, dt dk 1 Ik m r m m h 2 2 mech 1 a járműkerekek forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező, I r, a motor forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező. 96

97 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI A gyakorlatban bevezetve az alábbi jelölést: dm kö, d A gépjármű tehetetlenségi erejét meghatározó képlet az alábbi, végleges alakot ölti: dv FT m dt k, a gépjármű forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe 97 vevő tényező. 97

98 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI Mechanikus hajtómű esetén: d d m k k ö, így, dv F m 1 k 2. T 1 2 ö dt Oldott tengelykapcsolóval való fékezés esetén: dv F m 1, mivel, dt T 1 98

99 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI A gépjármű forgó tömegei másodrendű nyomatékának szokásos értékei 99 99

100 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI Közelítő képlet meghatározására: 2 1,03 ak s, ahol: a = 0,04 0,05, személygépkocsi esetén, a = 0,05 0,07, tehergépkocsi, autóbusz esetén, 100 k s = a sebességváltómű nyomatékmódosítása. 100

101 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI

102 TEHETETLENSÉGI ERŐ ÉS KOMPONENSEI

103 A JÁRMŰMECHANIKA ALAPVETŐ PARAMÉTEREI LÉGELLENÁLLÁS

104 LÉGELLENÁLLÁS A légellenállás összetevői A nyomási ellenállás Interferenciális ellenállás A súrlódási, felületi ellenállás Belső légellenállás Az indukált ellenállás

105 LÉGELLENÁLLÁS A nyomási ellenállás Az egész járműfelületre ható nyomás eredője. Ez az un. formaellenállás. A nyomási ellenállás a légellenállásnak kb.. 58%-t teszi ki. Személygépkocsi nyomáseloszlása

106 LÉGELLENÁLLÁS Tehergépkocsi nyomáseloszlása

107 LÉGELLENÁLLÁS Autóbusz nyomáseloszlása

108 LÉGELLENÁLLÁS Interferenciális ellenállás A gépjárműből kiemelkedő alkatrészek ellenállása okozza. Pl.. hátrapillantó tükör, rádióantenna kilincs, az ablaktörlőlapát stb.. Az összellenállás kb.. 15%-t teszi ki. A hátrapillantó tükör kb.. 3 5%-s emelkedést okoz. A tetőcsomagtartó V=95km/h sebességnél 0,1 literrel is növelheti a fogyasztást. Súrlódási, felületi ellenállás A gépjármű felületét érintő légréteg súrlódása okozza. Közre játszanak még a karosszéria egyenetlenségei is. Az összellenállás kb. 10%-t teszi ki

109 LÉGELLENÁLLÁS Belső ellenállás A motor hűtése, a kocsiszekrény szellőzése okozza. Az összellenállás kb. 9%-t teszi ki. Az indukált ellenállás A nyomáseloszlás egyenlőtlen volta miatt az eredő erők függőleges összetevői kissé megemelhetik a felépítményt. Az emeléshez szükséges energia alkotja az un. indukált ellenállást ez az összesített légellenállás kb. 8%-t teszi ki

110 LÉGELLENÁLLÁS A légellenállás ereje: Fw Cw AV 2 ahol: C w - a formatényező, = 1,293 kg/m 3 ; a levegő névleges sűrűsége, A - a gépjármű homlokfelülete, V - a jármű sebessége; m/s. 2, A légellenállás leküzdéséhez szükséges teljesítmény: P 3 w Cw AV, W 2.

111 LÉGELLENÁLLÁS Bevezetve a K w -t az un. légellenállás-tényezőt: K w C w, 2 így: KwAV Fw 13 ahol: V- a jármű sebessége; km/h 2, Szélben haladó gépjármű légellenállása: F w K A w V V 2 szél, a V szél- a szélsebesség. Ellenszélben hozzáadni, hátszélnél levonni 13

112 LÉGELLENÁLLÁS Alsó kategóriájú személygk. légellenállása és homlokfelülete Típus C w A m 2 Típus C w A m 2 Citroen Saxo 1.0i 0,32 1,82 Nissan Micra 0,35 1,82 Fiat Seicento 0,33 1,77 Opel Corsa 3 ajtós 0,35 1,88 Daewoo Matiz S 0,37 1,90 Peugeot V 0,34 1,82 Fiat Punto 0,30 1,95 Peugeot 206 XS 1.6 0,33 1,97 Ford Fiesta 0,36 1,84 Renault Clio 0,35 2,00 Ford Ka 0,35 1,88 Renault Twingo 0,35 1,95 Lada Samara 0,37 1,89 Seat Ibiza 0,33 1,94 Lancia Y 0,36 1,95 Skoda Felicia Kombi 0,35 1,94 Mazda Demio 0,36 2,04 VW Lupo 0,32 1, MCC Smart 0,37 1,95 VW Polo Classic 0,34 1,96 112

113 LÉGELLENÁLLÁS Alsó középkat. személygk. formatényezője és homlokfelülete Típus C w A m 2 Típus C w A m 2 Audi A3 0,31 2,06 Peugeot TD 0,36 1,92 Fiat Bravo 0,32 2,05 Peugeot 306 1,4 Br 0,33 1,94 Ford Focus 0,30 2,11 Renault Megane 0,32 1,99 Kia Shuma 0,32 1,93 Renault M Scenic 1.6 0,31 2,35 Mazda 323 F 0,33 2,02 Renault M Classic 0,31 1,99 Mercedes A 170 CDI 0,32 2,29 Seat Cordoba SX 0,32 1,95 Mitsubishi Colt 0,30 1,92 Toyota Corolla 0,31 1,92 Nissan Almera 0,33 1,90 VW Beetle 0,37 2,18 Opel Astra 0,30 2,03 VW Bora 0,30 2, Opel Astra Caravan 0,30 2,08 VW Golf 0,31 2,10 113

114 LÉGELLENÁLLÁS Közép kat. személygk. formatényezője és homlokfelülete Típus C w A m 2 Típus C w A m 2 Alfa Romeo 156 0,31 2,06 Opel Vectra Caravan 0,32 2,06 Audi A4 0,29 2,03 Peugeot 406 HDI 0,31 2,07 BMW 318i 0,27 2,06 Renault Laguna 0,30 2,07 Citroen Xantia 0,33 2,08 Seat Toledo 0,31 2,11 Fiat Multipla JDT 105 0,32 2,75 Skoda Octavia TDI 0,32 2,06 Ford Mondeo 0,31 2,05 Volvo S40 2.0T 0,32 2,05 Mercedes C 200 CDI 0,30 2,04 VW Passat 0,27 2,15 Opel Vectra 0,28 1,99 VW Passat Variant 0,31 2,

115 LÉGELLENÁLLÁS Felső kat. személygépkocsik formatényezője és homlokfelülete Típus C w A m 2 Típus C w A m 2 Alfa Romeo 166 0,31 2,13 Chrysler 300 M 3.5 0,35 2,18 Audi A ,28 2,18 Citroen XM 2.0i 16V 0,30 2,12 BMW 520i 0,28 2,

116 LÉGELLENÁLLÁS Terepjáró személygépkocsik formatényezője és homlokfelülete Típus C w A m 2 Típus C w A m 2 Ford Explorer 0,41 2,6 Land Rower Discovery 0,42 3,0 Jeep Cherokee 0,52 2,28 Subaru Forester 0,37 2,31 Jeep G Cherokee 0,42 2,41 Jeep Wrangler 0,55 2,55 Jeep Wrangler Softtop 0,58 2,58 Lada Niva 0,48 2,14 Mercedes G 0,54 2,94 Mercedes ML 320 0,39 2,76 Mitsubishi Pajero S 0,5 2, Nissan Patrol GR 0,48 3,01 116

117 LÉGELLENÁLLÁS Néhány tehergépkocsi formatényezője

118 LÉGELLENÁLLÁS Néhány autóbusz formatényezője Típus C w

119 LÉGELLENÁLLÁS A GÉPJÁRMŰ HOMLOKFELÜLETE

120 LÉGELLENÁLLÁS Homlokfelületi arányok:

121 LÉGELLENÁLLÁS A homlokfelület meghatározása közelítő számításokkal Személygépkocsi: A 0,78...0,8 BH, Tehergépkocsi: A SH, ahol: S- a nyomtáv; B- a járműszélesség; H- a járműmagasság

122 LÉGELLENÁLLÁS A gépjármű homlokfelületének átlagértékei

123 II. FEJEZET JÁRMŰDINAMIKA 1

124 JÁRMŰDINAMIKA A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE 2 2

125 MOZGÓ GÉPJÁRMŰRE HATÓ ERŐK Egy hátsókerékhajtású gépjármű -szögű emelkedőn gyorsulva halad EGYEN G, G x, G z - a súlyerő és komponensei, F T - a tehetetlenségi erő, F w - a légellenállás. 3 X 1 ; X 2 ; Z 1 ; Z 2 - a reakcióerők. 3

126 SÚLYERŐ ÉS KOMPONENSEI G G x z Gsin, Gcos, G - a gépjármű súlyereje, G x - a pályával párhuzamos komponens, G z - a pályára merőleges komponens. 4 4

127 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE A mozgásegyenlet X Gx Fw FT 0, (1) ahol: G x - a súlyerő pályával párhuzamos komponense, F w - a légellenállás ereje, F T - a tehetetlenségi erő, X - a gépjármű mozgását előidéző erő. X- erő itt a gépjármű mozgásához szükséges erő. A motor forgató nyomatékából kiindulva határozzák meg. 5 5

128 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erő meghatározása hátsókerékhajtás esetén A mellső kerék csak vontatott kerék X 1Z1f 0, Ha X 1 > 0, akkor hátrafelé mutat. A hátsókerekek forgatott vontató kerekek M2 Z2a X 2r 0, innét 6 1 X M Z f r

129 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az irányokat is figyelembe véve M X X X Z Z f r Mivel a teljes motornyomaték a hátsó tengelyre jut M 2 M, másrészt Z1 Z2 Gz Gcos. Az X-erő hátsókerékhajtás esetén 7 1 X M 2 Gf r cos 7

130 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erő meghatározása mellsőkerékhajtás esetén A mellső kerekek forgatott vontató kerekek M1 Z1a X1r 0, A hátsó kerék csak vontatott kerék X 2Z2f 0, innét 1 X1 M1 Z1 f r, 8 X 2 Z2 f. 8

131 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Végül 1 X X 1 X 2 M1 Z1 Z2 f r, vagy 1 X M1 Gf r cos. Az X-értéke ugyanakkora mint hátsókerékhajtás esetén. 9 9

132 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erő meghatározása összkerékhajtás esetén A mellső kerekek forgatott vontató kerekek X M r 1 1 Z1 f, A hátsókerekek forgatott vontató kerekek 1 X 2 M 2 Z2 f r. A két egyenletet összevonva 10 1 X X1 X 2 M1 M 2 Z1 Z2 f r. 10

133 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Mivel ugyanazon motor szolgáltatja M 1 -t és M 2 -t, a két nyomaték összege: M M M. 1 2 Az eredmény a korábbiakkal megegyező: 11 1 X M Gf r cos. 11

134 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE Az X-erőt az (1) egyenletbe behelyettesítve 1 r M Gf cos Gsin F F 0, w T ahol: M/r - a motor által a forgató, vontató kerekeken kifejtett F - vonóerő. 12 ahol: M m k s k 0 F M k k - a motor effektív nyomatéka, m s 0 mech, - a sebességváltómű nyomatékmódosítása, - a hajtott híd nyomatékmódosítása, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, r - a gumiabroncs gördülési sugara. r 12

135 A GÉPJÁRMŰ MOZGÁSEGYENLETE F Y az útellenállás: Y - az útellenállási tényező: F G f cossin, f cos sin, Így: F G. A mozgásegyenlet végleges alakja: F F F F w T 0, azaz M k k k AV dv r 13 dt 2 m s 0 mech w G m 0

136 JÁRMŰDINAMIKA VONÓERŐDIAGRAM 14 14

137 VONÓERŐDIAGRAM A vonóerődiagram nem más mint a mozgásegyenlet grafikus megoldása. Ezen, a járműsebesség függvényében grafikusan ábrázoljuk: a vonóerőt: F kk r 0 s mech M m F G G f cos sin, az útellenállást: 15 és a légellenállást: F w k AV w 13 2, 15

138 VONÓERŐDIAGRAM A járműsebesség az alábbi összefüggés segítségével állapítható meg: V 2 3,6 60 nmr k k nmr 0,377, km / h. k k 0 s 0 s ahol: n m - a motorfordulatszám; 1/min, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m, k 0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, k s - a sebességváltómű nyomatékmódosítása

139 VONÓERŐDIAGRAM Egy fokozatra vonatkozó diagram (teljes töltés) V 1 - sebességnél metszéket veszünk: F Y1 - az útellenállás vonóereje, F w1 - a légellenállás vonóereje, F T1 - a gyorsításra felhasználható szabad vonóerő. 17 A vonóerődiagram alapján meghatározható V max -is. 17

140 VONÓERŐDIAGRAM Egy fokozatra vonatkozó részterhelésű diagram Az adott F Y F w ellenállás mellett teljes töltéssel V 1 - sebességgel halad a gépkocsi. 18 Ha V 2 - sebességgel akarunk haladni, résztöltést alkalmazunk. 18

141 VONÓERŐDIAGRAM Vonóerődiagram több fokozatú váltó esetén 19 19

142 JÁRMŰDINAMIKA DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA 20 20

143 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A vonóerődiagram hátrányai: az ellenállás-változást nehéz követni a járművek összehasonlítása nehézségbe ütközik Dinamikai tényező = légellenállással csökkentett fajlagos vonóerő D F F w G N / N. A mozgásegyenlet átalakításával is kifejezhető: 21 D F F F F w T dv G G g dt 21

144 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA Egy fokozatra vonatkozó dinamikai karakterisztika Alkalmazásának előnyei: 22 Az útellenállás egy egyenessel jellemezhető A járművek dinamikai tulajdonságainak összehasonlíthatósága 22

145 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A dinamikai karakterisztika stabil és labilis ága labilis stabil Ha Y akkor V 1 ill. V 2 23 V Ha Y akkor V 1, Ha Y akkor 1 23

146 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA Dinamikai karakterisztika több fokozat esetén 24 24

147 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége Meghatározható pontos módszerrel közelítő módszerrel A kapaszkodóképesség meghatározása közelítő módszerrel A mozgásegyenlet dinamikai tényezős alakja: dv D g dt. Mivel ha max, akkor F T = 0, így D = Y

148 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége A másik oldalról f cos sin, így D f cossin. Az egyenlet mindkét oldalát cos val leosztva D cos f tg. Kis szögekről lévén szó cos 1 növelve a biztonságot) 26 tg D f 26

149 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége A kapaszkodóképesség meghatározása pontos módszerrel Kiindulás: D f cossin. Mindkét oldalt négyzetre emelve D f f cos sin 2 cos sin. Figyelembe véve, hogy 27 f cos Dsin, cos 1sin

150 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége Az (1)-jelű egyenlet a következő alakot ölti: D f D 1sin sin 2 sin sin A kijelölt műveleteket elvégezve f sin 2Dsin D f 0, Figyelembe véve, hogy D és f értéke valós és f < D < 1 a kapaszkodóképesség pontos képlete: D f f 1 D sin. 2 1 f 28

151 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége A motor ill. a hajtómű paramétereit úgy kell megválasztani, hogy a jármű a rendeltetésszerű használat során előforduló emelkedőket le tudja küzdeni! Általában: autópálya, síkvidék 3 4%; hegyvidék 5 7% alárendelt útvonal 10 12% ritkán 25 33% 29 29

152 DINAMIKAI KARAKTERISZTIKA A gépjármű kapaszkodóképessége 30 30

153 JÁRMŰDINAMIKA KERÉKTELJESÍTMÉNY -DIAGRAM 31 31

154 KERÉKTELJESÍTMÉNY DIAGRAM Bizonyos járműdinamikai feladatoknál (pl. k 0 dinamikai szerepe) célszerű az alkalmazása. A gépjármű mozgásegyenlete (erőegyensúly): F F F F w T 0. A gépjármű mozgásegyenlete (teljesítményegyensúly): FV F V F V F V w T 0. Ez utóbbi teljesítményalakban: 32 ahol: P k - a kerékteljesítmény. P P P P k w T 0, 32

155 KERÉKTELJESÍTMÉNY DIAGRAM A kerékteljesítmény; kw, P k P, m mech ahol: P m - a motorteljesítmény; kw, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka. Az útellenállás; kw P G f cos sin 3600 V. 33 A légellenállás; kw P w kwav k AV 3, , w

156 KERÉKTELJESÍTMÉNY DIAGRAM A gyorsítási ellenállás; kw P T dv G g dt 3600 V, ahol: G - a gépjármű súlya; N, V - a gépjármű sebessége; km/h, g = 9.81 m/s 2 - a nehézségi gyorsulás. A 34 jármű dinamikája a kerékteljesítmény-diagrammal is elemezhető! 34

157 KERÉKTELJESÍTMÉNY DIAGRAM A teljesítmény-diagram ábrázolása 35 35

158 JÁRMŰDINAMIKA GYORSULÁSDIAGRAM 36 36

159 GYORSULÁSDIAGRAM A gyorsulásdiagramról leolvasható az adott fokozatban az adott sebességhez tartozó gyorsító képesség. Kiindulási pont, a gépjármű mozgásegyenlete. Némi átalakítást elvégezve: F F F F A megfelelő paraméterek behelyettesítésével w T F F w F F T G G D dv g dt. 37

160 GYORSULÁSDIAGRAM Ez utóbbit átalakítva nyerjük a jármű gyorsulásegyenletét: dv dt g D ahol: D - a dinamikai tényező, Y - az útellenállási tényező, g = 9,81 m/s 2 - a nehézségi gyorsulás, - a forgó tömegeket figyelembe vevő tényező. Mechanikus hajtómű esetében k ö, 38 ahol: 1 - a járműkerekek forgó tömegét figyelembe vevő tényező, a motor forgó tömegét figyelembe vevő tényező, k ö - hajtómű nyomatékmódosítása.

161 GYORSULÁSDIAGRAM Mechanikus hajtómű esetén a gyorsulásdiagram hasonlít a dinamikai karakterisztikára

162 GYORSULÁSDIAGRAM Jellegzetes haszonjármű gyorsulásdiagram Második fokozatban jobb a jármű gyorsítóképessége mint elsőben

163 Korábbi adatok Egyes budapesti forgalomban résztvevő villamosok gyorsulása TATRA a max = 1,3 m/s 2 GANZ a max = 1,0 m/s

164 JÁRMŰDINAMIKA IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM 42 42

165 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Grafo-analitikus módszer dv 1 a dt dv. dt a Felgyorsítási idő V 0 V x -re 1/a diagram alatti elemi terület: t V x V 0 1 a dv. 1 a dv cb mm 2 3,6, (1) 43 ahol: c - a sebesség léptéke, 1km/h c mm, 1m/s 3.6 c mm b - a gyorsulás reciproknak léptéke 1 s 2 /m b mm. 43

166 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM (1) képletet átalakítva a felgyorsítási idő V i -ről V i+1 sebességre, 1 dv 3,6cb a dt s. Felgyorsításhoz szükséges t-idő, V 0 -ról, V x -sebességre V x 1 t dv, s. a 3,6cb V

167 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Hasonló módon szerkeszthető meg az S=f(V) útdiagram is Elemi úthossz: ds Vdt. V 0 -ról V x -sebességre való felgyorsításhoz szükséges úthossz: A t=(v) görbe grafikus integrálásával nyerhető elemi terület: ' 2 Vdt3,6 cn, mm, ahol: c - a sebesség léptéke, n - az időlépték; 1s n mm. V i -ről V i+1 sebességre való felgyorsításhoz szükséges úthossz: Vdt ds, m. 3,6cn A felgyorsításhoz (V 0 -ról V x sebességre) szükséges úthossz: 45 t x S Vdt, m. 3,6cn t 0 45

168 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Optimális sebességváltási pontok A és B I.-ből II.-ba II.-ből III.-ba V 1 -nél V 2,nél Optimális 46 váltás = minimális görbe alatti terület 46

169 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Tényleges idő- és útdiagram A tényleges idő-, útdiagram figyelembe veszi a váltáskor bekövetkező sebességesést is

170 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Fokozatváltáskor bekövetkező sebességvesztés meghatározása V g t Kiindulási egyenlet: D g t k Figyelembe véve, hogy váltáskor, D=0 V, ahol: t t, k a sebességváltáshoz szükséges idő. A sebességváltás alatt megtett út: S Vmax 0,5 V t k, ahol: V max - az előző fokozatban elért maximális sebesség 48 48

171 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM 49 49

172 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Korszerű benzines személygépkocsik gyorsulási viszonyai N o Típus P max Le T s V MAX K/h 1 Dewoo Matiz 51 17, Fiat Seicento 55 14, Nissan Micra , Skoda Fabia V 75 13, Toyota Yaris , Toyota Corolla , Volkswagen Lupo V , BMW 320i 170 8, Audi A3 1.8T 180 8, Mercedes C32 AMG 354 5,

173 IDŐ- ÉS ÚTDIAGRAM Dízel üzemű személygépkocsik gyorsulási viszonyai 51 N o Típus P max Le T s V MAX K/h 1 Nissan Micra 1.5D 58 18, Opel Astra 2.0 DI 16V 75 15, Mercedes 160 CDI 75 15, Audi 1.2 TDI 61 14, Ford Fiesta 1.4 TDCI 68 14, Peugeot HDi 90 13, Fiat Punto 1.9 JDT 80 12, Renault Megane 1.9 DCi , Toyota Avensis 2.0 D-4D , Audi A8 2.5 TDi 180 8,

174 JÁRMŰDINAMIKA JÁRMŰDINAMIKAI KÖVETELMÉNYEK 52 52

175 JÁRMŰDINAMIKAI KÖVETELMÉNYEK A gépjárművel szemben támasztott dinamikai követelmények V max -max. sebesség D max D V D f P/m t 100 t x-y t 1000 I. fokozat V max felső fok. max. érték fajl. telj. kw/t 0- ról 100 km/h -ra V x -ről V y -ra S = 1000 m 53 53

176 JÁRMŰDINAMIKAI KÖVETELMÉNYEK 54 54

177 JÁRMŰDINAMIKAI KÖVETELMÉNYEK 55 55

178 JÁRMŰDINAMIKAI KÖVETELMÉNYEK 56 56

179 JÁRMŰDINAMIKA A MOTORKARAKTERISZTIKA MEGVÁLSZTÁSA 57 57

180 A MOTORKARAKTERISZTIKA MEGVÁLSZTÁSA Járműdinamikai szempontok figyelembevételével Adott V max, D V és D f - ből indulunk ki. A szükséges max. motorteljesítmény: k AV 2 w max max Pe max G, kw mech V Ismert képlet a karakterisztika pontjainak számításához: n n n Pe P A A 2 3 e e e emax 1 2. np np np Mechanikus hajtómű esetén 58 n n e P V V e P, 58

181 A MOTORKARAKTERISZTIKA MEGVÁLSZTÁSA Az előbbi figyelembe vételével V V V Pe P A A 2 3 e e e emax 1 2. VP VP VP A karakterisztikának biztosítani kell az adott D f -t. Ezt le kell ellenőrizni! A dinamikai tényező ismert egyenlete: D. A vonóerő a motorteljesítményből számolva: F F w G F 3600 V P e me ch. Ez utóbbit figyelembe véve: 1 P 3600 D G V k AV 13 e mech w Ha az előbbi képlettel számolt D max > adott D f, akkor OK. 59

182 A MOTORKARAKTERISZTIKA MEGVÁLSZTÁSA Ha az előbbi képlettel számolt D max < adott D f, akkor az adott D f -ből kell kiindulni: P f V k AV 2 f w f GD f mech P f ismeretében a maximális motorteljesítmény már meghatározható: P P Vf Vf Vf A1 A2 VP VP VP f emax 2 3. P max -t ismerve a teljesítménygörbe pontjai az előzőkben ismertetett 60 módon már meghatározhatók. 60

183 JÁRMŰDINAMIKA A HAJTOTT HÍD NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSÁNAK MEGVÁLASZTÁSA 61 61

184 A HAJTOTT HÍD NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A hajtott híd nyomatékmódosításának (k 0 ) járműdinamikai szerepe Csak k 0 változott. Megállapítások: k 0 hatása minden fokozatban jelentkezik V max ha (P Y P w ) = P kmax 62 62

185 A HAJTOTT HÍD NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k 0 megválasztása városi autóbuszoknál k 0 > mint az optimális V max < V kisebb az optimálisnál Javul a jármű gyorsítóképessége

186 A HAJTOTT HÍD NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k 0 - meghatározása nagy teljesítménydotációval rendelkező: sport-, versenyautóknál személygépkocsiknál távolsági autóbuszoknál k s = 1 (feltételezve) rnp k0 0,377, V P ahol: r - a gumiabroncs gördülési sugara, n P - a maximális motorteljesítményhez tartozó motorfordulatszám, V P - a motor maximális teljesítménye alapján elérhető végsebesség. Egyéb esetekben a gyorsítóképesség javítása céljából 64 k (1,1...1,2) k, 0 0opt ahol: k 0opt - a V P -hez tartozó optimális nyomatékmódosítás 64

187 JÁRMŰDINAMIKA A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA 65 65

188 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA Sebességváltásra szükség van: ha nő az útellenállás, ha gyorsítunk, ha kisebb sebességgel akarunk haladni, ha a motorfék hatásosságát akarjuk növelni. Az első fokozat nyomatékmódosításának (k 1 ) megválasztása: a maximális kapaszkodóképesség alapján, a minimális stabil sebesség alapján

189 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k 1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján Kiindulási feltételek A maximális emelkedő legyőzésekor: V = const és kicsi, F T = 0, F w = 0. A módosult mozgásegyenlet: F 0. F Adott Y- útellenállás legyőzéséhez szükséges, hogy, F. F Az előbbi képletet behelyettesítve: emax 0 1 mech 67 M ahol: Y max - a legyőzendő maximális útellenállás k k r G max, 67

190 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k 1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján Mint ismertes, max f cos max sin max, ahol: f - a gördülési ellenállási tényező, max - a leküzdendő maximális emelkedő. Az első fokozat keresett nyomatékmódosítása: k 1 G maxr M k emax 0 mech, ahol: G - a jármű súlya, Y max - a leküzdendő maximális útellenállás, r - a gumiabroncs gördülési sugara, M emax - a maximális motornyomaték, 68 k 0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka. 68

191 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k 1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján Ha k 1 túlságosan nagy a hajtott kerekek kipöröghetnek A kipörgés megelőzésének feltétele: F, 69 F ahol: F - a motor által kifejtett vonóerő, F - a tapadás által biztosított vonóerő emax 0 1 mech Az előbbi egyenletet behelyettesítve: M k k r mg 2 2, ahol: G 2 - a hátsó tengelyterhelés (hátsókerékhajtás) m 2 = 1,1 1,3 - a gyorsításkor bekövetkező átterhelődés, m 1 = 0,7 0,9, - a tapadási tényező. 69

192 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k 1 megválasztása a maximális kapaszkodóképesség alapján A kerékkipörgés által behatárolt nyomatékmódosítás: k 1 m2g2 r M k emax 0 mech. k 1 - értéktartománya: G r mg k M k M k max emax 0me ch emax 0me ch

193 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA k 1 megválasztása a minimális stabil sebesség alapján k 1 nm r 0,377, V k min 0 ahol: n M - a maximális motornyomatékhoz tartozó motorfordulatszám; min -1, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m, V min - a minimális stabil sebesség; km/h, k 0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása

194 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A kimélőfokozat (k f < 1) járműdinamikai szerepe Direkt kapcsolású sebességváltók esetében általában k f =1 Hatásfok szempontjából kedvező Sík úton nagysebesség mellett kedvezőtlen nagy motor fordulatszám. Kímélőfokozat (k f < 1) előnyei: hosszabb motorélettartam kisebb motorfordulatszám kedvezőbb tüzelőanyag-fogyasztás kisebb zaj A kimélőfokozat szokásos értékei: 0,69 0,82 72 A hajtott híd módosításának (k 0 ) célszerű megválasztásával is elérhető ugyanez az eredmény. 72

195 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltó módosításainak járműdinamikai szerepe Feltételezés: A jármű sebessége a váltás folyamán állandó. Maximális gyorsítóképesség = P mmax - melletti üzemeltetés A fokozatszám növelésének előnyei: javul a gyorsítóképesség csökkenthető a tüzelőanyag-fogyasztás emelkedik az átlagsebesség A fokozatszám növelésének hátrányai: bonyolultabb, nehezebb, drágább konstrukció növekszik a váltáskor fellépő sebességvesztés nehezebb kezelhetőség A fokozatszám szokásos értékei: személygépkocsi tgk, távolsági autóbusz 5 6 kamionoknál gyakran felezőt használnak 73

196 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltó módosításainak járműdinamikai szerepe 74 A sebességváltás folyamata 3 ill. 5 fokozatú sebességváltóval 74

197 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltó módosításainak járműdinamikai szerepe Több fokozat = kedvezőbb dinamika és tüzelőanyag-fogyasztás

198 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA Személygépkocsik sebességváltóinak fokozatszáma fokozatszámaszemélygépkocsik N sebességváltóinak Motor Jármű típus o fokozatszáma 76 Teljesítmény kw(le) Fokozatok száma 1 Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo 51 (70) 5 2 Lancia Ypsilon V Platino 70 (95) 5 3 Smart Forfour 1.5 Passion 80 (109) 6 4 Ford Focus V 84 (115) 5 5 Renault Mégane CR 1.9 DCI 88 (120) 6 6 Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA 96 (130) 6 7 Peugeot HDI 100 (136) 6 8 Ford Fiesta 110 (150) 5 9 BMW 120 i 110 (150) 6 10 Mercedes SLK 200 Kompressor 120 (163) 5 11 Peugeot 307 CC 180 Sport 130 (180) 5 12 Mercedes E240 T 4 Matic 130 (180) 5 13 Audi A6 V6 TDI Qattro 165 (225) 6 14 Mazda RX (231) 6 15 Lexus GS (249) 6 76

199 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása Cél: Maximális gyorsítóképesség Kiindulási feltételek: Fokozatváltáskor a járműsebesség változatlan Az első fokozat módosítása (k 1 ) adott A legfelsőbb fokozat módosítása k f = 1 A feladat teljesítésekor követendő szempont: Nagyobb motorteljesítmény melletti gyorsítás A feladat megoldása: gyorsítás minden fokozatban n 0 -ról n P -fordulatszámra 77 77

200 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása P e Fűrészdiagram mint segédeszköz 78 n 0 n P 78

201 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása A jármű végsebessége I. fokozatban: V Imax rnp 0,377. kk 0 I Ugyanez a sebesség II. fokozatban: V Imax rn kk 0 0, II Mivel V, Im VIm ax rn rn 0,377 0,377, k k k k P 0 ax 0 I 0 II Az előbbit figyelembe véve a két módosítás viszonya: k k II I n n 0. P A többi fokozatra is alkalmazva: 79 kii kiii kiv kn q const. ki kii kiii kn 1 79

202 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása A módosítások a geometriai sorozat elve alapján növekednek: k k k q k k q k k q k k q 2 3 n 1 I ; II I ; III I ; IV I... n I. A legfelső fokozatot direktnek (k n =1) feltételezve k n n k 1 Iq, Ezen kifejezésből : n 1 q 1. k I q k n-1 A közbeeső m- dik fokozat módosítása az előbbiek figyelembe vételével m1 nm m1 n1 n 1 m I I I I, k k q k k k azaz n1 n m km k I, ahol: k m 80 - a keresett m-dik fokozat módosítása; n- a direkt fokozat sorszáma; m - a meghatározandó fokozat sorszáma; k I - az első fokozat módosítása. 80

203 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása Haszonjárművek üzemeltetésének sajátosságai: sík úton II. fokozatban való indítás I. fokozat általában csak emelkedőknél van bekapcsolva Az előbbiek figyelembevételével az I. és a II. fokozat közötti ugrás nagyobb lehet felfelé sűríteni a fokozatokat ki kii kiii k k k k k n1.... II III IV n 81 Eredmény: kedvezőbb üzemeltetési feltételek. 81

204 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása LANCIA YPSILON V PLATINO Motorkarakterisztikája és fűrészdiagramja 82 82

205 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A sebességváltómű közbeeső fokozatainak megválasztása MERCEDES E240 T 4MATIC Motorkarakterisztikája és fűrészdiagramja 83 83

206 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA Személygépkocsi sebességváltóművek fokozati lépcsői N o 84 Jármű típus Motor Fokozati lépcsők Teljesítmény kw(le) I/II II/III III/IV IV/V V/VI 1 Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo 51 (70) 1,90 1,50 1,38 1,25 2 Lancia Ypsilon V Platino 70 (95) 1,81 1,46 1,32 1,25 3 Smart Forfour 1.5 Passion 80 (109) 1,61 1,52 1,34 1,24 1,19 4 Ford Focus V 84 (115) 1,76 1,44 1,31 1,23 5 Renault Mégane CR 1.9 DCI 88 (120) 1,76 1,50 1,40 1,29 1,22 6 Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA 96 (130) 1,55 1,46 1,38 0,91 1,27 7 Peugeot HDI 100 (136) 1,92 1,59 1,40 1,23 1,23 8 Ford Fiesta 110 (150) 1,76 1,44 1,28 1,26 9 BMW 120 i 110 (150) 1,76 1,48 1,35 1,23 1,18 10 Mercedes SLK 200 Kompressor 120 (163) 1,63 1,62 1,49 1,20 11 Peugeot 307 CC 180 Sport 130 (180) 1,56 1,37 1,29 1,22 12 Mercedes E240 T 4 Matic 130 (180) 1,63 1,62 1,49 1,20 13 Audi A6 V6 TDI Qattro 165 (225) 1,78 1,54 1,33 1,32 1,25 14 Mazda RX (231) 1,66 1,38 1,39 1,19 1,19 84

207 A SEBESSÉGVÁLTÓMŰ NYOMATÉKMÓDOSÍTÁSA A motorregulátor alkalmazásának járműdinamikai szerepe A motorkarakterisztikát a teljes terhelés és az ellenállások figyelembevételével veszik fel. Haszonjárműveknél a teljes terhelésű és az üres jármű ellenállása között nagy a különbség. A végsebesség között is igen nagy a különbség. 85 Sebességkorlátozás a motor leszabályozásával. 85

208 JÁRMŰDINAMIKA JÁRMŰDINAMIKA HIDRODINAMIKUS TENGELYKAPCSOLÓVAL 86 86

209 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló erőhatásai 87 Forrás: Dr. Lévai Zoltán 87

210 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló paraméterei Jelölések: D Szivattyúkerék Turbinakerék M sz - a szivattyúkerék nyomatéka, n sz - a szivattyúkerék fordulatszáma, M T - a turbinakerék nyomatéka, n T - a turbinakerék fordulatszáma, D - a névleges átmérő 88 A hidrodinamikus tengelykapcsoló nyomatékot nem módosít! 88

211 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló paraméterei nt Hidraulikus áttétel: ih. n T T T T T Hidraulikus hatásfok: H ih, SZ P M n P M n SZ SZ SZ SZ SZ Átvihető nyomaték: M M D n 5 2 SZ T SZ, 89 ahol: P T - a turbinakeréken lévő teljesítmény, P SZ - a szivattyúkeréken lévő teljesítmény, a folyadék fajsúlya, az un. Mérettényező, n SZ - a szivattyúkerék fordulatszáma, D - a névleges átmérő. 89

212 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A hidrodinamikus tengelykapcsoló karakterisztikái Méretnélküli karakterisztika A karakterisztika lehet 1- rugalmas 2 - rugalmatlan 3 - degresszív 90 90

213 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Seprűdiagram A hidrodinamikus tengelykapcsoló által átvihető nyomaték: M M D n 5 2 SZ m SZ, Adott i H mellett =állandó Azaz D 5 = állandó. Így az átvihető nyomaték a fordulatszám függvényében egy másodfokú parabola szerint változik. Minden i H - hoz tartozik egy görbe azaz egy seprűszál. A seprűdiagramról három összetartozó érték olvasható le: 91 i H - hidraulikus áttétel n SZ - a szivattyúkerék (motor) fordulatszáma M SZ - az átvihető nyomaték 91

214 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A méretnélküli karakterisztika szerint megkülönböztetünk: rugalmas, rugalmatlan és degresszív seprűdiagramot. Rugalmas karakterisztikájú tengelykapcsoló seprűdiagramja Lehetővé teszi a motor rugalmasságának kihasználását szélesebb teljesítménytartomány igénybevételét

215 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Rugalmatlan karakterisztikájú tengelykapcsoló seprűdiagramja Főbb jellemzői: több i H -hoz azonos, illetve, azonos seprűág tartozik egy bizonyos tartományon belül n m és M m állandó Hátrányok: nem használja ki a motor rugalmasságát 93 nagyobb üzemi fordulatszám, zajszint és tüzelőanyag-fogyasztás 93

216 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Degresszív karakterisztikájú tengelykapcsoló seprűdiagramja Főbb jellemzője: a seprű ágai először balra majd jobbra tolódnak el n SZ és M SZ először növekszik majd csökken 94 94

217 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A degresszív karakterisztika előnyei: kisebb üresjárati n ü és M ü kisebb üresjárati olajkavarási vesztesség és tüzelőanyag fogyasztás 95 95

218 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Hidraulikus hatásfok Korábbi ismereteink alapján: i. H H A sebesség függvényében ábrázolva: Meghatározható a seprűdiagramot felhasználva az alábbi összefüggéssel V rnm 0,377 ih. kk 0 s Kedvezőtlen hidraulikus hatásfok indításnál. A hajtómű összhatásfoka: 96 ö mech H 96

219 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A HD tengelykapcsoló megválasztásának főbb szempontjai 1.) A karakterisztika megválasztása: lehetőleg rugalmas karakterisztika legyen 2.) Az átmérő megválasztása: D 5 M m max max n 2 M, ahol: D - a tengelykapcsoló névleges átmérője, M mmax - a maximális motornyomaték, 97 n M - a maximális motornyomatékhoz tartozó motorfordulatszám, max - e tényezők szorzatának maximális értéke. 97

220 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A seprűdiagram nagyon érzékeny a D - átmérőre Túl nagy átmérő: seprűdiagram balra 98 lefullad a motor Túl kicsi az átmérő: seprűdiagram jobbra rossz hidraulikus hatásfok 98

221 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Előzetes ellenőrzés: megszerkeszteni a seprűdiagram i H = 0 és i H = 0,97 -nek megfelelő ágát ha a két ág metszi a nyomatéki görbét akkor a karakterisztika megfelelő, egyébként más átmérőt ill. karakterisztikát kell választani

222 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Járműdinamikai számítások hidrodinamikus tengelykapcsolóval 1) Megszerkesztjük a seprűdiagramot 2) A seprűdiagramról meghatározzuk i H, n m, M m összetartozó értékeit 3) Az összetartozó értékeket felhasználva kiszámítjuk a különböző karakterisztikák alábbi paramétereit. A járműsebesség: V rnm 0,377 ih, kk 0 s ahol: V - a járműsebesség; km/h, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m, n m - a motorfordulatszám; min -1, i H - a hidraulikus áttétel, k s - a sebességváltómű nyomatékmódosítása, 100 k 0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, 100

223 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL M k k r Vonóerő: m 0 s mech F, ahol: M m - a motornyomaték; Nm, k 0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, k s - a sebességváltómű nyomatékmódosítása, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, r - a gumiabroncs gördülési sugara; m. A hidraulikus teljesítményveszteség nem vonóerőben hanem sebességveszteségben jelentkezik. (P=F V) Légellenállás: 101 kwav Fw 13 ahol: k w - a légellenállási tényező, A - a jármű homlokfelülete; m 2, V - a jármű sebessége; km/h. 2, 101

224 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL F F w G A dinamikai tényező: D, ahol: F - a vonóerő; N, F w - a légellenállás; N, G - a jármű súlya; N. g D A gyorsulásdiagram: a, ahol: D - a dinamikai tényező, Y - az útellenállási tényező, g = 9,81 m/s 2 - a nehézségi gyorsulás, 102 a - a gépjármű gyorsulása; m/s 2, - a forgó tömegek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező. 102

225 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL A forgó tömegek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező: dnm 1 1 2kö, dn ahol: 1 - a járműkerekek forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező, 2 - a motor forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező, k ö - a hajtómű nyomatékmódosítása, n m - a motor fordulatszáma, n k - a járműkerék fordulatszáma. k 103 dn dn m k differenciálhányados nem állandó 103

226 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL 1) dn dn m k meghatározásához meg rajzolni az n f n m k függvényt. 2) Az aktuális ponthoz érintőt kell húzni. dnm 3) tg. dn k Az idő- és útdiagram meghatározása a korábban ismertetett grafoanalitikus módszerrel történik n k ni k m H ö.

227 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Kézi számítás esetén célszerű táblázatos formát alkalmazni

228 JÁRMŰDINAMIKA HD TENGELYKAPCSOLÓVAL Vonóerő-diagramok összehasonlítása hidrodinamikus tengelykapcsoló mechanikus

229 JÁRMŰDINAMIKA JÁRMŰDINAMIKA HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓVAL

230 HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A HD. nyomatékváltó alkalmazásának célja: sima indítás és sebességváltás, egyszerűbb kezelhetőség, automatizálhatóság. A HD. nyomatékváltó főbb jellemzői: nyomatékot módosít, az áttétel nem reciproka a módosításnak

231 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Hidrodinamikus nyomatékváltó Elvi vázlat Lapátkoszorúk 109 Lézó grafika 109

232 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Hidrodinamikus nyomatékváltó beépítése

233 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó elvi vázlata Sz - a szivattyúkerék, D T - a turbinakerék, V - a vezetőkerék, n sz - a szivattyúkerék fordulatszáma, M sz - a szivattyúkerék nyomatéka, n T - a turbinakerék fordulatszáma, M T - a turbinakerék nyomatéka. D - a HD nyomatékváltó név. átmérője

234 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó paraméterei Hidraulikus áttétel: i H n n T sz. M M T Hidraulikus nyomatékmódosítás: kh. PT MTT Hidraulikus hatásfok: H khih. P M sz sz sz sz Átvihető nyomaték: ahol: - a folyadék fajsúlya; a folyadék sűrűsége; g a nehézségi gyorsulás; M D n 5 2 sz sz sz M g D n 5 2 sz sz sz ;, sz - a szivattyúkerék mérettényezője; D - a névleges átmérő; n sz - a szivattyúkerék fordulatszáma. 112

235 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó karakterisztikái Háromfajta karakterisztika létezik: méretnélküli (belső) karakterisztika, un. seprűdiagram, külső (kimenő) karakterisztika

236 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A hidrodinamikus nyomatékváltó méretnélküli karakterisztikája A méretnélküli karakterisztika összetevői: k f i ; f i ; f i. H H sz H H H A méretnélküli karakterisztika lehet: rugalmas (folytonos vonal), rugalmatlan (szaggatott vonal). Rugalmassági tényező: p T H sz n 0 sz k 1, ahol: 0 - a szivattyúkerék mérettényezője, álló turbinakeréknél 114 sz n T - a szivattyúkerék mérettényezője k H = 1 - nél sz k H 1 p = 1 - rugalmatlan; p = 1,1 1,2 - kevésbé rugalmas; p >1,2 - rugalmas. 114

237 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Seprűdiagram Hasonlít a hidrodinamikus tengelykapcsoló seprűdiagramjára. Leolvashatók a motor és a nyomatékváltó közös munkapontjai. Választ ad arra, hogy mekkora M sz =M m-t milyen i H és n sz mellett visz át. 115 A rugalmas karakterisztika a kedvező, de kis k H - t biztosít. 115

238 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Kimenő (külső) karakterisztika n f n ; M f n ; M f n ; n. sz T sz T T T H T

239 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ A kimenő karakterisztika meghatározása méretnélküli karakterisztika, seprűdiagram alapján, és számítással k Rohamosan romlik a hidraulikus hatásfok. Ha 117 H 1 117

240 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Direkt kapcsolású hidrodinamikus nyomatékváltó (ATKINSON) k H =1 pontban a váltó rövidrezár. A hatásfok hirtelen megugrik. A járműsebesség változatlan. A motor fordulatszáma csökken. A motor nyomatéka megnő. 118 Elterjedten használatos fokozaton kívül. Pl. a negyedik- tisztán mech. fokozat. 118

241 HIDROMECHANIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Komplex (hidraulikus tengelykapcsoló üzemű) HD. nyom. váltó (ZF) A kritikus pontban, (k H =1), a szabadonfutón lévő vezetőkerék forogni kezd, a nyomatékváltó a továbbiakban HD. tengelykapcsolóként üzemel. A hidraulikus hatásfok a tubinakerék fordulatszámával együtt növekszik

242 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Un. Prága típ. HD nyomatékváltó méretnélküli karakterisztika Tengelykapcsoló üzem

243 HIDRODINAMIKUS NYOMATÉKVÁTÓ Teljesítmény elágazásos HD. Nyomatékváltó (VOITH DIWA) 121 DIWA fokozatban a teljesítmény egyre nagyobb része, a mechanikus ágon keresztül adódik át. 121