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.
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: 1.6.9 31.5. 1
Zadání Pro zolený automobil nakreslete charakteristiku hnací síly a dynamickou charakteristiku. Dále určete max. rychlost, max. stoupání a max. zrychlení na jednotlié rychlostní stupně.
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) 15 11 =,1 - (součinitel alení) 18 11 = 1,5 kg/m 3 (hustota zduchu) 1 118 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) 33 13 i = 1,913 - (přeodoý poměr druhého rychlostního stupně) 36 119 i 3 = 1,67 - (přeodoý poměr třetího rychlostního stupně) 39 113 i 4 =,97 - (přeodoý poměr čtrtého rychlostního stupně) 4 16 i 5 =,717 - (přeodoý poměr pátého rychlostního stupně) 45 97 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)
Zadání - Škoda Felicia 1.9 D Sestrojení nější otáčkoé charakteristiky motoru 14 Charakteristika motoru 5 45 1 4 1 35 M motoru [Nm] 8 6 3 5 P motoru [kw] 4 15 1 5 1 3 4 5 n motoru [ot/min]
Piloý diagram přeodoky Zadání - Škoda Felicia 1.9 D 5 45 4 nmtru[ot/min] 35 3 5 15 1 5 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/hod]
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] 5 4 3 3 [km/h] F 3 [N] 5 [km/h] F 5 [N] 4 [km/h] F 4 [N]
6 Sestrojení hnací charakteristiky 5 4 F [N] 3 1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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
,6 Sestrojení dynamické charakteristiky,5,4,3 D [-],,1 -,1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. - na roině - při bezětří - = konst. a =
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
6 Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně z hnací charakteristiky 5 4 F, F+V [N] 3 1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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
,6 Určení maximální rychlosti na jednotlié rychlostní stupně z dynamické charakteristiky,5,4 D, [-],3, 16 18,1 -,1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně tzn. -při bezětří - = konst. a =
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 -
6 5 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně potom: = G.sin = arcsin ( /G) F, F+V [N] 4 3 (MAX) 1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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, 5 1 15 5 3 35 4 45 zjednodušení cos 1 sin tg s potom D s
,6,5 Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně potom: s MAX = D MAX -,4 D MAX D, [-],3,,1 -,1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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
Určení maximální stoupaosti na jednotlié rychlostní stupně 5 ýpočtem 4 3 s [%] 1-1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně tzn. - na roině - při bezětří
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
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 = 1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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
,6,5 Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně potom: a MAX = g/. (D MAX ),4 D MAX D, [-],3,,1 -,1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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
Určení maximálního zrychlení na jednotlié rychlostní stupně 3,5 3,5 a [m/s ] 1,5 1,5 -,5 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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 -
Další možnosti zobrazení ýsledků zobrazení ýkonu na hnacích kolech + řešení ronoáhy ýkonů (stejné jako u hnací síly) 5 45 4 35 P, PF+PV [kw] 3 5 15 1 5 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
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
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) 1 1 1 1 1 i 1 1 1 1 t s t t a t t a
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
Další možnosti zobrazení ýsledků 11 1 9 8 16.1 sec [km/hod] 7 6 5 4 3 1 1 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 15 16 17 18 t [s] čas řazení:.5 sec
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 -
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Škoda Fabia 1. HTP
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Charakteristika motoru 1 45 4 1 35 8 3 M motoru [Nm] 6 5 P motoru [kw] 4 15 6 1 5 5 4 6 n motoru [ot/min] nmtru [ot/min] 4 3 1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/hod]
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel spotřeba palia 5 55 Spotřeba palia (litr/hod) 15 1 5 5 45 4 35 3 5 15 1,,4,6,8 1 1, p e (MPa)
6 Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Hnací síla na kolech Dynamický součinitel,5 5,4 F, F+V [N] 4 3 D, [-],3,,1 1 4 6 8 1 1 14 16 18 -,1 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h] [km/h] 5 Maximální stoupání ozidla 3 Maximální zrychlení ozidla 4,5 3 1,5 s [%] a [m/s ] 1 1,5 4 6 8 1 1 14 16 18 4 6 8 1 1 14 16 18 -,5-1 -1 [km/h] [km/h]
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Spotřeba palia při jízdě ronoměrnou rychlostí po roině 14 6 Spotřeba palia [litr / 1 km] 1 1 8 6 4 5 4 3 1 nmtru [ot/min] 4 6 8 1 1 14 16 18 [km/h]
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel 1 9 8 7 [km/hod] 6 5 4 3 1 5 1 15 5 3 t [s]
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel 3 Maximální zrychlení ozidla (omezeno adhezí),5 1,5 a [m/s ] 1,5 -,5 4 6 8 1 1 14 16 18-1 [km/h]
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Maximální stoupa ost ozidla (omezeno adhezí) 5 4 3 s [%] 1 4 6 8 1 1 14 16 18-1 [km/h]
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Simulace jízdních emisních cyklů - USA Test FTP75 - Euro Test NEFZ - Test JAP15 - deinoaný užiatelem 1 1 8 km/h 6 4 118 195 sec
Ukázka ytořeného programu prostředí Microsot Excel Ukázka programu
Děkuji za pozornost.