Dynamika vozidla Hnací a dynamická charakteristika vozidla

Transkript

1 Dynamika ozidla Hnací a dynamická charakteristika ozidla Zpracoal: Pael BRABEC Pracoiště: VM Tento materiál znikl jako součást projektu In-TECH, který je spoluinancoán Eropským sociálním ondem a státním rozpočtem ČR.

2 In-TECH, označuje společný projekt Technické unierzity Liberci a jejích partnerů - Škoda Auto a.s. a Denso Manuacturing Czech s.r.o. Cílem projektu, který je rámci peračního programu Vzděláání pro konkurenceschopnost (P V) inancoán prostřednictím MŠMT z Eropského sociálního ondu (ESF) a ze státního rozpočtu ČR, je inoace studijního programu e smyslu progresiních metod řízení inoačního procesu se zaměřením na rozoj tůrčího potenciálu studentů. Tento projekt je nutné realizoat zejména proto, že na trhu dochází ke zrychloání inoačního cyklu a zkalitnění jeho ýstupů. ČR nemůže na tyto změny reagoat bez osojení nejnoějších inženýrských metod oblasti inoatiního a kreatiního konstrukčního řešení strojírenských ýrobků. Majoritní cíloou skupinou jsou studenti oborů Inoační inženýrstí a onstrukce strojů a zařízení. Cíle budou dosaženy inoací VŠ přednášek a seminářů, ytořením noých učebních pomůcek a realizací studentských projektů podporoaných experty z partnerských průmysloých podniků. Délka projektu:

3 Zadání Pro zolený automobil nakreslete charakteristiku hnací síly a dynamickou charakteristiku. Dále určete max. rychlost, max. stoupání a max. zrychlení na jednotlié rychlostní stupně.

4 Zadání Např.: Škoda Felicia 1.9 D n motoru M motoru m = 97 kg (pohotoostní hmotnost ozidla) (ot/min) (Nm) g = 9,81 m/s (graitační zrychlení) =,1 - (součinitel alení) = 1,5 kg/m 3 (hustota zduchu) c x =,34 - (součinitel aerodynamického odporu) 4 1 S x = 1,96 m (čelní plocha ozidla) 7 15 r =,5 m (poloměr kola) 3 15 i 1 = 3,38 - (přeodoý poměr prního rychlostního stupně) i = 1,913 - (přeodoý poměr druhého rychlostního stupně) i 3 = 1,67 - (přeodoý poměr třetího rychlostního stupně) i 4 =,97 - (přeodoý poměr čtrtého rychlostního stupně) 4 16 i 5 =,717 - (přeodoý poměr pátého rychlostního stupně) i s = 3,35 - (stálý přeod nápray) mech =,95 - (mechanická účinnost celého pře. ústrojí) J m =,3 kg m (setračný moment motoru J k = 4 kg m (moment setračnosti kol)

5 Zadání - Škoda Felicia 1.9 D Sestrojení nější otáčkoé charakteristiky motoru 14 Charakteristika motoru M motoru [Nm] P motoru [kw] n motoru [ot/min]

6 Piloý diagram přeodoky Zadání - Škoda Felicia 1.9 D nmtru[ot/min] [km/hod]

7 Sestrojení hnací charakteristiky Výpočet hnací síly z momentu motoru F M r M m i P i r s mech Výpočet rychlosti ozidla z otáček motoru r n 6iP is m 1 1 [km/h] F 1 [N] n motoru [1/min] M motoru [Nm] [km/h] F [N] [km/h] F 3 [N] 5 [km/h] F 5 [N] 4 [km/h] F 4 [N]

8 6 Sestrojení hnací charakteristiky 5 4 F [N] [km/h]

9 Sestrojení dynamické charakteristiky - bezrozměroá charakteristika pro poronáání dynamických lastností íce ozidel o různých elikostech ) Výpočet dynamického součinitele D F - G V 1 [km/h] F 1 [N] V 1 [N] D 1 [-] 1 n motoru [1/min] M motoru [Nm] [km/h] F [N] V [N] D [-] 5 4 3

10 ,6 Sestrojení dynamické charakteristiky,5,4,3 D [-],,1 -, [km/h]

11 Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. - na roině - při bezětří - = konst. a =

12 Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. - na roině - při bezětří - = konst. a = r i i M r M F mech s m P F s z hnac z hnací charakteristiky charakteristiky x x S c 1 G

13 6 Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně z hnací charakteristiky 5 4 F, F+V [N] [km/h]

14 Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. z dynamické charakteristiky - na roině - při bezětří F M r M m i P i r s mech - = konst. a = F G D F - G

15 ,6 Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně z dynamické charakteristiky,5,4 D, [-],3, 16 18,1 -, [km/h]

16 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. -při bezětří - = konst. a =

17 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. z hnací charakteristiky -při bezětří M Mm ip i F - = konst. a = r r s mech F s G cos 1 cx S G sin x zjednodušení cos 1 potom arcsin G α arcsin F - G -

18 6 5 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně potom: = G.sin = arcsin ( /G) F, F+V [N] 4 3 (MAX) [km/h]

19 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. z dynamické charakteristiky -při bezětří - = konst. a = F 1, 1 sin tg cos D F G cos sin,8,6,4, zjednodušení cos 1 sin tg s potom D s

20 ,6,5 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně potom: s MAX = D MAX -,4 D MAX D, [-],3,,1 -, [km/h]

21 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. ýpočtem -při bezětří - = konst. a = F D F G cos sin substituce cos sin 1 1 tg tg 1 tg 1 1 s s 1 s potom s - D 1 1 D D

22 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně 5 ýpočtem 4 3 s [%] [km/h]

23 Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně tzn. - na roině - při bezětří

24 Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně tzn. - na roině - při bezětří r i i M r M F mech s m P F s z hnac z hnací charakteristiky charakteristiky a m S c 1 G s x x m r J i i J 1 mech s m P součinitel liu rotačních ploch m - - F m a s potom

25 6 5 4 Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně potom: S =. m. a a = S /(. m) = = (F - F - V )/(. m) F, F+V [N] 3 S (MAX) kde samozřejmě = [km/h]

26 a ξ G a m ξ G F s g G Dynamika ozidla - Hnací a dynamická charakteristika ozidla Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně tzn. - na roině - při bezětří F s z dynamick z dynamické charakteristiky charakteristiky ξ D - a a ξ G F D g g

27 ,6,5 Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně potom: a MAX = g/. (D MAX ),4 D MAX D, [-],3,,1 -, [km/h]

28 Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně tzn. ýpočtem - na roině - při bezětří s F a F - - m M m i P1 i r s mech - G - m 1 c x S x

29 Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně 3,5 3,5 a [m/s ] 1,5 1,5 -, [km/h]

30 Výsledky Maximální rychlost Maximální stoupaost I. II. III. IV. V. 38,7 66,18 99,9 136,57 163,54 km/h km/h km/h km/h km/h ( ( ( ( ( 1,63 18,38 7,76 37,94 45,43 m/s ) m/s ) m/s ) m/s ) m/s ) I. II. III. IV. V. 64, 31,73 19,9 1,14 7,83 % % % % % ( ( ( ( ( 3,7 17,6 1,81 7, 4,47 ) ) ) ) ) Maximální zrychlení I. II. III. IV. V. 3,3,35 1,6 1,8,7 m.s - m.s - m.s - m.s - m.s -

31 Další možnosti zobrazení ýsledků zobrazení ýkonu na hnacích kolech + řešení ronoáhy ýkonů (stejné jako u hnací síly) P, PF+PV [kw] [km/h]

32 Další možnosti zobrazení ýsledků Určení času zrychlení z na 1 km/h íme, že m S c 1 G - - r i i M m - - F a x x mech s m P1 m r J i i J 1 mech s m P1

33 Další možnosti zobrazení ýsledků Určení času zrychlení z na 1 km/h yužijeme sestrojený gra průběhu zrychlení záislosti na rychlosti ozidla použijeme graicko-analytickou metodu k řešení charakteristik průběhu času a dráhy (časoá diskretizace olíme malý interal rychlosti) i t s t t a t t a

34 Další možnosti zobrazení ýsledků Určení času zrychlení z na 1 km/h při řazení se zrychlení (zpomalení) počítalo ze ztahu a - m součinitel liu rotačních ploch 1 r J m

35 Další možnosti zobrazení ýsledků sec [km/hod] t [s] čas řazení:.5 sec

36 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Program: - ýpočet dynamických lastností ozidla - yužití metody nejmenších čterců pro proložení záislostí (nější otáčkoá charakteristika /D/; spotřeba palia /3D gra/) - nakreslení hnací a dynamické charakteristiky - určení max. rychlostí, stoupání a zrychlení na jednotlié rychlostní stupně - ýpočet spotřeb palia při ustálené jízdě na roině - zrychlení ozidla z na 1 km/h četně omezení zrychlení adhezí - simulace jízdních cyklů -

37 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Škoda Fabia 1. HTP

38 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Charakteristika motoru M motoru [Nm] 6 5 P motoru [kw] n motoru [ot/min] nmtru [ot/min] [km/hod]

39 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel spotřeba palia 5 55 Spotřeba palia (litr/hod) ,,4,6,8 1 1, p e (MPa)

40 6 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Hnací síla na kolech Dynamický součinitel,5 5,4 F, F+V [N] 4 3 D, [-],3,, , [km/h] [km/h] 5 Maximální stoupání ozidla 3 Maximální zrychlení ozidla 4,5 3 1,5 s [%] a [m/s ] 1 1, , [km/h] [km/h]

41 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Spotřeba palia při jízdě ronoměrnou rychlostí po roině 14 6 Spotřeba palia [litr / 1 km] nmtru [ot/min] [km/h]

42 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel [km/hod] t [s]

43 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel 3 Maximální zrychlení ozidla (omezeno adhezí),5 1,5 a [m/s ] 1,5 -, [km/h]

44 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Maximální stoupa ost ozidla (omezeno adhezí) s [%] [km/h]

45 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Simulace jízdních emisních cyklů - USA Test FTP75 - Euro Test NEFZ - Test JAP15 - deinoaný užiatelem km/h sec

46 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Ukázka programu

47 Děkuji za pozornost.