Upload
dinhphuc
View
238
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Prof. dr. Jernej Klemenc
DINAMIKA VOZIL – Pnevmatike in diferencial
Konstrukcija radialne pnevmatike
Tekalna plast
Bočnica
Noga
Pas
Karkasa
Žičnojedro
Platišče
Tesnilna plast
Označevanje pnevmatik
� 6,40-13/6 PR:
� Diagonalna pnevmatika
� Širina pnevmatike: 6,40”
� Premer platišča: 13”
� Višina pnevmatike: 0,95 (superbalon za D) * 6,40”
� Indeks nosilnosti: PR6
� Simbol hitrosti: - (najvišja hitrost = 150 km/h)
� 265/50 R 14 101 V:
� Radialna (R) pnevmatika
� Širina pnevmatike: 265 mm
� Premer platišča: 14”
� Višina pnevmatike: 0,50 * 265 mm
� Indeks nosilnosti: 101
� Simbol hitrosti: V (najvišja hitrost = 240 km/h)
Označevanje pnevmatik
� Simboli hitrosti za pnevmatike:
� P => 150 km/h
� Q => 160 km/h
� S => 180 km/h
� T => 190 km/h
� H => 210 km/h
� V => 240 km/h
� W => 270 km/h
� ZR=> nad 270 km/h
� Indeks nosilnosti za pnevmatike:
� 76 => 400 kg
� 77 – 83 => 400 kg + i * 12,5 kg (i = število indeksov nad 76)
� 84 => 500 kg
� >84 => 500 kg + i * 15 kg (i = število indeksov nad 84)
Pnevmatika kot torno gonilo - pospeševanje
H
tr,g
tr,m
10 t
konstrZM
v
vv
Z
F
HstH
t
kh
⋅=⋅⋅=
−=
=
µµ
σ
µ
0
0
v
v0
M
rst
Ft
Z
Pnevmatika kot torno gonilo - zaviranje
H
tr,g
tr,m
-10 t
konstrZM
v
vv
Z
K
HstH
t
h
⋅=⋅⋅=
−=
=
µµ
σ
µ
0
Sojemalni diagram za radialne in diagonalne
pnevmatike
Sojemalni diagram za pospeševanje in zaviranje
Mikro-kontakt pnevmatike in vozne površine -
pospeševanje
Z=0
x
Ft-Ft
x
dFt/dx( =0)
dZ/dx( =0)
-+
Pnevmatika v stanju mirovanja
Z0
x
x
dFt/dx( M>0), teorija
dZ/dx( 0)
Pnevmatika med pospeševanjem
M>0
Ft
x
(dZ/dx) tr(m)
(dZ/dx) tr(g)
dFt/dx( M>0), dejansko
Mirovanje Drsenje
Mikro-kontakt pnevmatike in vozne površine -
zaviranje
Z=0
x
Ft-Ft
x
dFt/dx( =0)
dZ/dx( =0)
-+
Pnevmatika v stanju mirovanja
Z0
x
x
dK/dx( >0 M<0), teorija
dZ/dx( 0)
Pnevmatika med zaviranjem
M<0
K
x
(dZ/dx) tr(m)
(dZ/dx) tr(g)
dK/dx( >0 M<0), dejansko
Mirovanje Drsenje
Pogon 4x4
� Sredinski razdelilnik pogona brez diferenciala na trdi podlagi:
� Teoretične obodne hitrosti koles pri vožnji v ovinek:
� Dejanske obodne hitrosti koles in vrtilni momenti:
R1
R2
Razdelilnik pogona brez sredinskega diferenciala
P
R1,R2 >> 0 R1
R2
P
21
21
MM
vv
≠
=
20,20,210,10,1 RrvRrv stst ∝⋅=>∝⋅= ωω
Pogon 4x4
� Sredinski razdelilnik pogona brez diferenciala na trdi podlagi:
|+M
2|=
|-M
1|
+M
mot
-M1
+M
2
Pogon 4x4
� Sredinski razdelilnik pogona z diferencialom na trdi podlagi:
221
222111
mot
stst
MMM
RrvRrv
==
∝⋅=>∝⋅= ωω
Pogon 4x4
� Sredinski razdelilnik pogona z diferencialom – trda podlaga zadaj, mehka podlaga spredaj, vožnja naravnost:
-M1
+M1
-M2
+M2
M2=M1,max=Mmot/2
v2,0
v1
M1=M1,max=Mmot/2
v2
v1,0
Pogon 4x4
� Sredinski razdelilnik pogona brez diferenciala – trda podlaga zadaj, mehka podlaga spredaj:
TORSEN diferencial
Dife
ren
cia
l
Mehanski samozaporni diferencial z lamelami
Detajl zveze med potisnima obročema in osjo planetnega zobnika
Kotno gonilo
Dife
ren
cia
lPotisni obroč
sklopke
Os planetnega zobnika
Avtomatski samozaporni diferencial z lamelami -
ASD
Dife
ren
cia
l
Diferencial z usmerjanjem navora (Torque
vectoring differential)
� Namen:
Motor
Menjalnik
Diferencial z usmerjanjem
navora
Krmilni navor na pog. kolesih
Mz > MnMn
Fk,n Fk,z
Agilna vožnja v ovinek
Motor
Menjalnik
Diferencial z usmerjanjem
navora
Krmilni navor na pog. kolesih
Mz < MnMn
Fk,n Fk,z
Varnost – stabilizacija pri vožnji v ovinek
Motor
Menjalnik
Diferencial z usmerjanjem
navora
Večji navor na kolo z boljšim
uprijemomFk,2Fk,1
Izboljšanje uprijema
M2 > M1M1
Diferencial z usmerjanjem navora
� Učinek na vožnjo v ovinek:
Granzow 2013, str. 5.
Diferencial z usmerjanjem navora
� Funkcionalni sestav diferenciala ZF Vector drive:
FaFa Fa Fa
Klasični diferencial s kotnim gonilom
Leva enota za vektorsko usmerjanje navora
Desna enota za vektorsko usmerjanje navora
Večlamelna zavora Večlamelna zavora
Diferencial z usmerjanjem navora
� Praktična izvedba:
Granzow 2013, str. 8.
Diferencial z usmerjanjem navora
� Princip delovanja brez vektorskega usmerjanja navora:
Fa=0 Fa=0MKG
M1=MKG /2 M2=MKG /2
Fk,1 Fk,2=Fk,1
Diferencial z usmerjanjem navora
� Princip delovanja z vektorskim usmerjanjem navora:
Granzow 2013, str. 10.
Fa=0 Fa>0MKG =2000 Nm
M1=480 Nm 420 Nm
Fk,1
Fk,2 >Fk,1
900 Nm
1100 Nm
980 Nm
120 Nm
Σ=1400 Nm
Diferencial z usmerjanjem navora
� Princip delovanja z vektorskim usmerjanjem navora:
Granzow 2013, str. 11.
Fa=0 Fa>0MKG =0 Nm
M1=510 Nm 590 Nm
Fk,1
Fk,2
1100 Nm
1100 Nm
980 Nm
120 Nm
Σ=390 Nm
Diferencial z usmerjanjem navora
� Prerez sestava:
Granzow 2013, str. 15.
Diferencial z usmerjanjem navora
� Aktivacija večlamelne zavore planetne gredi:
Granzow 2013, str. 18.
Diferencial z usmerjanjem navora
� Aktivacija večlamelne zavore planetne gredi:
Granzow 2013, str. 19.
Diferencial z usmerjanjem navora
� Diferencial z usmerjanjem navora je mehatronski sistem:
Granzow 2013, str. 27.
Bočna elastičnost pnevmatike
=0
Z
S
YPZ
S
x
dZ/dx( =0)
Dotikalna površina pnevmatike
>0
S
x
dZ/dx( >0) dY
/dx(
>0
), te
ori
ja
(dZ
/dx)
tr(m
)
(dZ
/dx)
tr(g
)
dY
/dx(
>0
), d
eja
nsk
o
Y
x x
e
Koeficient sojemanja za prečno silo in kot
poševnega nakotaljevanja
eYM s ⋅=
αs …kot poševnega nakotaljevanja
Z
Ss =µ
µs …bočni koeficient sojemanja
s
sss tgc
µ
αβ ==
cs …bočna elastičnost pnevmatike
S
dY/dx( >0), dejansko
Y
x
e
s
s
s
s
Kot zasuka krmilnih koles pri vožnji v ovinek
λ …krmilni kot
)(Rf=λ
Vpliv poševnega nakotaljevanja pri vožnji v ovinek
Vpliv poševnega nakotaljevanja pri vožnji v ovinek
R
v
g
G
R
vmF vc
22
⋅=⋅=
R
v
gG
Fcs
21⋅==µ
sss
sss
sss
c
c
µα
µα
µµµ
⋅=
⋅=
≈≈
22
11
21
[ ])(
)(21
21
sss
sscc
lRRl
−⋅−=⇒⋅−−=
µλααλ
l
lFF
l
lFFRRRRR cccc
';"
0, 212121 ⋅≈⋅≈⇒≈≈⇒>>
Podkrmarjeno vozilo – cs1>cs2
s
R
v=20 km/h
v=60 km/h
v=100 km/h
R=v2/( s*g)
R=l/[ s*(cs1-cs2)]
=0 s
t.
=2 st
.=4 st.
Zvišanje hitrosti vožnje pri R=konst.
Če se poveča hitrost vožnje v ovinek, je treba povečati krmilni kot λ.
Prekrmarjeno vozilo – cs1<cs2
Če se poveča hitrost vožnje v ovinek, je treba zmanjšati krmilni kot λ.
s
R
v=20
km/h
v=60 km/h
v=100 km/h
R=v2/( s*g)
R=l/[ s*(cs1-cs2)]=
0 st.
=2 st.
=4 st.
Zvišanje hitrosti vožnje pri R=konst.
Vpliv bočnega vetra
� Podkrmarjeno vozilo (cs1>cs2):
v
T Fv
v
T Fv
s1
s2
s1
s2
P
Fc
Centrifugalna sila stabilizira silo vetra.
Vpliv bočnega vetra
� Prekrmarjeno vozilo (cs1<cs2):
Centrifugalna sila destabilizira silo vetra.
Stabilizacija vozila pri vožnji v ovinek z veliko
hitrostjo
� Podkrmarjeno vozilo:
� Prekrmarjeno vozilo:
Kritična hitrost prekrmarjenega vozila
� Kritična hitrost prekrmarjenega vozila je tista hitrost, pri kateri je vozilo ob minimalni bočni motnji (npr. sunek vetra) sposobno voziti v ovinek brez zasuka krmilnih koles:
12 ss cc >
0;0 >= Rλ
s
s
v
gR
R
v
g µµ
22 11⋅=⇒⋅=
)(
1
21
2
ssss
krit
cc
lv
gR
−⋅−=⋅=
µµ
12 ss
kritcc
glv
−
⋅=
Postavitev vodilnih koles vozila
� Previs kolesa:
� Prečni nagib premnega sornika:
�Izniči zračnost v ležajih.
�Pozitivni previs zmanjšuje stranske vodilne sile pri vožnji v ovinek.
�Negativni previs izboljšuje stransko vodenje pri vožnji v ovinek.
�Povzroči dviganje prednjega dela vozila pri zasuku vodilnih koles.
�Posledica je samodejno vzpostavljanje položaja koles za vožnjo naravnost, če voznik izpusti volan.
=5-10
>0 <0=+0,3/+1,5 =-0,5/-2
Postavitev vodilnih koles vozila
� Vzdolžni nagib premnega sornika (kot zaostajanja):
� Stekanje/raztekanje koles:
�Kot zaostajanja kolesa usmeri tako, da dosežemo stabilnost zasukanih koles.
�Napenja pnevmatike in drogovje krmilnega mehanizma.
�Zmanjšuje opletanje koles.
Seznam literature
� Granzow C.: ZF Vector Drive – better driving dynamics and driving safety through Torque Vectoring. Praktischer Entwurf mechatronischer Systeme, Karlsruhe 13.12.2013.
� Lewis R., Olofsson U. (editors): Wheel-rail interfacehandbook. Boca Raton: Woodhead Publishing in Mechanical Engineering, 2009.
� Wong J.Y.:Theory of Ground Vehicles, 3rd edition. New York: John Willey & Sons, 2001.
� Simić D.: Motorna vozila. Beograd: Naučna knjiga, 1988.
� Janičijević N., Janković D., Todorović J.: Konstrukcija motornih vozila. Beograd: Mašinski fakultet, 1979.
� Goljar M.: Motorna vozila, osnove konstruiranja. Ljubljana: Fakulteta za strojništvo, 1977.