Prof. dr. ing. N. Burnete Drd. ing. D. B ăldean UNIVERSITATEA TEHNICA FACULTATEA DE M ECAN I CA CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE… [627894]
U.T.C.N.
2008 Curs
TRACTOARE , AUTOMOBILE
ȘI SISTEME DE PROPULSIE
Prof. dr. ing. N. Burnete Drd. ing. D. B ăldean
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
2
T. A. S. P. Cuprins:
Curs tractoare, automobile și sisteme de propulsie …………………………………………………………………… 4
1. Noțiuni generale. Defini ții ………………………………………………………………………………………………………… 4
2. Dezvoltarea construc ției de autovehicule și tractoare – istoric ………………………………………………………… 4
3. Dezvoltarea industriei de autovehicule și tractoare în România ……………………………………………………… 4
4. Clasificarea tractoarelor și automobilelor ……………………………………………………………………………………. 4
4.1. Tractoarele ……………………………………………………………………………………………………. ………………………………. 4
4.2. Automobilul ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………. 5
4.3. Autoturismul …………………………………………………………………………………………………… ……………………………. 6
4.4. Remorca ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………… 7
5. Construc ția general ă a automobilelor, tractoarelor și remorcilor …………………………………………………….. 8
1. Părțile componente ale tractoarelor și automobilelor …………………………………………………………………. 8
2. Condiții generale impuse ansamblurilor și mecanismelor tractoarelor și autovehiculelor ……………….. 8
6. Parametrii principali ai tractoarelor și automobilelor …………………………………………………………………….. 8
3. Parametrii constructivi …………………………………………………………………………………………. ……………….. 8
4. Parametrii dinamici …………………………………………………………………………………………….. ……………….. 9
5. Parametrii economici ……………………………………………………………………………………………. ………………10
7. Caracteristica motoarel or utilizate la tractoare și automobile …………………………………………………………10
8. Transformarea momentului motor în for ță motoare a automobilului și tractorului ……………………………12
9. Raportul de transmitere și randamentul transmisiei ………………………………………………………………………14
10. Generalit ăți asupra drumurilor …………………………………………………………………………………………….. ….14
11. Rularea ro ților. Elemente de cinematic ă ……………………………………………………………………………………16
12. Rularea pur ă ……………………………………………………………………………………………………………… ………….18
13. Dinamica ro ților conduse …………………………………………………………………………………………………… …..20
14. Dinamica ro ții motoare …………………………………………………………………………………………………….. ……21
15. Presiunea specific ă pe sol, patinarea și aderența roților motoare …………………………………………………..22
16. Rularea ro ților în lipsa for țelor transversale ……………………………………………………………………………….24
16.1. Rularea ro ților cu obad ă rigidă pe suprafa ță rigidă. ……………………………………………………………………… 25
16.2. Rularea ro ților cu obad ă rigidă pe suprafa ță deformabil ă. …………………………………………………………….. 26
16.3. Rularea ro ților deformabile pe suprafa ță rigidă. …………………………………………………………………………… 27
16.4. Rularea ro ților deformabile pe suprafa ță deformabil ă. ………………………………………………………………….. 29
17. Rularea ro ților în prezen ța forțelor transversale ………………………………………………………………………….29
18. Cinematica șenilelor. Determinarea coeficientului de neun iformitate în mers la autovehiculele pe
șenile. ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………..31
19. Dinamica general ă a mecanismului șenilelor ……………………………………………………………………………..31
20. Forțele care ac ționează asupra tractorului în plan longitudinal ……………………………………………………..31
20.1. Forța de rezisten ță la rulare, F f …………………………………………………………………………………………………… 32
20.2. Forța de inerție, F j ……………………………………………………………………………………………………………… …….. 32
20.3. Forța de rezisten ță a mașinii agricole. For ța de tracțiune la cârlig F t ………………………………………………. 33
20.4. Forța tangențială de tracțiune. F m ……………………………………………………………………………………………….. 33
20.5. Reacțiunile normale la ro țile față și spate Z d și Zm ……………………………………………………………………….. 33
20.6. Bilanțul de tracțiune al tractorului …………………………………………………………………………………………….. .. 34
21. Reacțiunile normale ale drumului în planul transversal al tractorului ……………………………………………35
22. Dinamica general ă a tractorului pe șenile (determinarea centrului de pres.) …………………………………..37
23. Stabilitatea longitudinal ă a automobilelor pe ro ți ……………………………………………………………………….38
23.1. Stabilitatea longitudinal ă statică ………………………………………………………………………………………………… 39
23.2. Stabilitatea dinamic ă când exist ă sarcină la cârlig ………………………………………………………………………… 39
23.3. Stabilitatea dinamic ă cu mașini purtate ………………………………………………………………………………………. 40
24. Stabilitatea transversal ă a automobilelor pe ro ți …………………………………………………………………………40
25. Stabilitatea la r ăsturnare lateral ă ………………………………………………………………………………………………41
25.1. Caz 1 …………………………………………………………………………………………………………. …………………………… 41
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
3
T. A. S. P. 25.2. Caz 2 …………………………………………………………………………………………………………. …………………………… 42
25.3. Caz 3 …………………………………………………………………………………………………………. …………………………… 42
26. Stabilitatea la derapare …………………………………………………………………………………….. …………………….43
27. Virarea automobilelor pe ro ți. Posibilit ăți de virare …………………………………………………………………….44
28. Cinematica vir ării automobilelor pe ro ți ……………………………………………………………………………………45
28.1. Caz 1 …………………………………………………………………………………………………………. …………………………… 45
28.2. Caz 2 …………………………………………………………………………………………………………. …………………………… 45
28.3. Caz 3 …………………………………………………………………………………………………………. …………………………… 46
29. Virarea autovehiculelor pe șenile. Cinematica vir ării autovehiculelor pe șenile ……………………………..46
30. Momentul de rezisten ță la virare ………………………………………………………………………………………………47
31. Stabilitatea în curb ă ……………………………………………………………………………………………………………… ..48
32. Stabilitatea la mers în linie dreapt ă …………………………………………………………………………………………..51
32.1. Caz 1. Metacentrul C a se află în Cλ …………………………………………………………………………………………….. 52
32.2. Caz 2. Metacentrul C a se află în spatele C λ ………………………………………………………………………………….. 53
32.3. Caz 3. Metacentrul C a se află în fața Cλ ………………………………………………………………………………………. 53
33. Frânarea. Parametrii capacit ății de frânare …………………………………………………………………………………54
34. Influen ța conducătorului și a unor caracteristici constructive asupra pr ocesului de frânare ………………56
35. Forța specific ă de frânare ……………………………………………………………………………………………………. ….57
36. Stabilitatea la frânare ……………………………………………………………………………………… ………………………57
36.1. Caz 1. Blocarea ro ților spate …………………………………………………………………………………………………….. . 57
36.2. Caz 2. Blocarea ro ților față ……………………………………………………………………………………………………….. 58
37. Studiul mecanismelor și servomecanismelor de direc ție ……………………………………………………………..58
37.1. Rolul sistemelor de direc ție ……………………………………………………………………………………………………….. 58
37.2. Cerințe impuse sistemelor de direc ție …………………………………………………………………………………………. 58
37.3. Metode de virare ……………………………………………………………………………………………….. …………………….. 59
37.4. Construcția sistemelor de direc ție ………………………………………………………………………………………………. 59
37.5. Condiții impuse mecanismului de direc ție …………………………………………………………………………………… 60
37.6. Clasificarea mecanismelor de direc ție ………………………………………………………………………………………… 60
37.7. Servomecanisme de direc ție ………………………………………………………………………………………………………. 60
37.8. Penele sistemului de direc ție ……………………………………………………………………………………………………… 61
Index …………………………………………………………………………………………………………. ………………………………62
Bibliografie …………………………………………………………………………………………………… …………………. 63
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
4
T. A. S. P. Curs tractoare, automobile și sisteme de propulsie
1. Noțiuni generale. Defini ții
2. Dezvoltarea construc ției de autovehicule și tractoare – istoric
3. Dezvoltarea industriei de autovehicule și tractoare în România
4. Clasificarea tractoarelor și automobilelor
4.1. Tractoarele
a) după destinație:
i. agricole:
1. de utilizare general ă: pot fi pe ro ți sau pe șenile și se utilizeaz ă la
executarea principalelor lucr ări agricole (arat, sem ănat, grăpat
etc.) (E=ct.),
2. universale: sunt numai pe ro ți și se utilizeaz ă în plus (fa ță de cele
de uz general) la între ținerea culturilor și la transportul în
agricultur ă (E≠ct., iar garda la sol între 350÷700 mm),
3. specializate: pot fi pe ro ți sau pe șenile, realizate în construc ție
specială pentru executarea diferitelor lucr ări în condi țiile speciale
de lucru sau pentru anumite culturi,
a. viticole (l ățime 800…1100 mm), uneori cu gard ă mare la
sol 1300…1800 mm, (Ex. V445, SV-445, U-445 HC)
b. pomicole (H redus ă și centrul de greutate jos): U-445 DT,
SM-445,
c. legumicole numai pe ro ți, având garda la sol mare (640-
750 sau chiar 1200 mm), ecartament reglabil și balonaj
redus al ro ților,
d. pentru pante: SM-445, SM-800,
e. pentru mla știni,
f. pentru înc ărcat,
g. pentru culturi de bumbac, ceai, hamei etc.
4. șasiuri autopropulsate: tractoare pe ro ți la care zona dintre puntea
față și cea din spate este liber ă, și permite montarea ma șinii
agricole purtate sau semipurtate și a echipamentelor de lucru sau a
platformei pentru transport de unde rezult ă supravegherea mai
ușoară a lucrărilor executate,
ii. pentru industrie:
1. de utilizare general ă: pentru executarea unor lucr ări grele de
terasament, defri șări, irigații, îmbunătățiri funciare,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
5
T. A. S. P. 2. speciale: pentru efectuarea lucr ărilor de s ăpat, încărcat, stivuit,
corhănit (tragerea copacilor din p ădure la marginea acesteia),
iii. rutiere: au ca destina ție special ă lucrările de transport, putând asigura
viteze sporite de deplasare (25-45 km/h, iar unele chiar 60 km/h) și
suspensie îmbun ătățită,
b) după tipul sistemului de rulare:
i. tractoare pe ro ți:
1. cu o punte (motocultoare) cu putere mic ă (5-20 CP) și gabarit
redus,
2. cu două punți:
a. 4×2 sau 4×4,
b. cu roți motoare egale,
c. cu roți motoare neegale,
d. cu o roată de direcție,
e. cu E normal sau cu ro ți apropiate,
ii. tractoare pe semi șenile: au ro ți în față și șenile în spate, și se obțin din
tractoarele obi șnuite prin montarea pe ni ște roți intermediare și pe cele
din spate a unor șenile ușoare,
iii. tractoare pe șenile,
c) după tipul motorului:
i. cu motor termic,
ii. cu motor electric, cu acumulator sau cu alimentare prin cablu de la
distanță,
d) după forța nominal ă de tracțiune, pe care o dezvolt ă tractorul (exist ă 10 clase: 0,2; 0,6;
0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6; 8 tf (103 daN),
e) după tipul transmisiei:
i. cu transmisie mecanic ă:
1. în trepte,
2. continuă,
ii. cu transmisie hidrostatic ă,
iii. cu transmisie hidrodinamic ă,
iv. cu transmisie electric ă,
v. cu transmisie combinat ă.
4.2. Automobilul
a) după destinație:
i. pentru transport de persoane:
1. autoturisme: pentru transport rapid de persoane (cel mult 8
persoane),
2. microbuze (pân ă la 17 pasageri),
3. autobuze (peste 17 pasageri),
a. urbane,
b. suburbane,
c. interurbane,
d. autocare.
ii. pentru transport de bunuri:
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
6
T. A. S. P. 1. cu caroserie închis ă:
a. furgon,
b. autodubă,
c. autofrigorific ă,
d. autoizoterm ă,
2. cu caroserie deschis ă:
a. autocamion,
b. autocamionet ă,
c. pentru containere,
d. pick-up.
3. cu caroserie special ă:
a. autobasculante,
b. autobetonier ă,
c. autocisterne,
d. pentru animale,
iii. pentru prest ări de servicii:
1. pentru pompieri,
2. sanitare,
3. autoateliere,
4. autostropitori,
5. automăturători,
6. automacarale,
b) după tipul transmisiei:
i. cu transmisie mecanic ă:
1. în trepte,
2. continuă,
ii. cu transmisie hidrostatic ă,
iii. cu transmisie hidrodinamic ă,
iv. cu transmisie electric ă,
v. cu transmisie combinat ă.
c) după numărul de pun ți:
i. cu două punți:
1. 4×2,
2. 4×4,
ii. cu trei pun ți:
1. 6×2,
2. 6×4,
3. 6×6,
d) după tipul motorului.
4.3. Autoturismul
a) după forma caroseriei:
i. cu caroserie închis ă:
1. berlină,
2. coach,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
7
T. A. S. P. 3. cupeu,
4. limuzină,
5. sedan, etc.
ii. cu caroserie deschis ă:
1. roadster,
2. spider,
3. cabriolet,
iii. cu caroserie decapotabil ă
iv. cu caroserie special ă:
1. combi,
2. spider,
3. cabriolet,
b) după capacitatea cilindric ă a motorului:
i. foarte mici (microturisme) < 600 cm3,
ii. mici: 600-1299 cm3,
iii. mijloci: 1300-2499 cm3,
iv. mari: 2500-3500 cm3,
v. foarte mari: > 3500 cm3.
4.4. Remorca
Remorcile sunt vehicule rutiere destinate prin construc ție a fi atașate unui autovehicul.
a) semiremorc ă: este o remorc ă dependent ă, fără puntea fa ță, cuplată în așa fel încât o parte
apreciabil ă a greutății proprii se sprijin ă pe puntea (pun țile) motoare a autotractorului; se
cuplează cu autotractoare cu șa; partea posterioar ă a autobuzelor articulate intr ă în
categoria semiremorcilor.
b) remorcile cu o osie: pot fi folosite și la autoturisme,
c) remorcile cu dou ă osii:
i. cu platform ă deschisă,
ii. cu benă basculant ă,
iii. pentru scopuri speciale (ex. ateliere, laboratoare etc.),
d) remorcile cu mai multe osii: pentru transporturi grele > 40 t (pentru transport ma șini).
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
8
T. A. S. P. 5. Construc ția general ă a automobilelor, tractoarelor și remorcilor
1. Părțile componente ale tractoarelor și automobilelor
(v. lab.2) P ărțile componente ale tractoarelor și automobilelor sunt urm ătoarele: motorul,
transmisia, sistemul de rulare, cabina și caroseria, mecanisme de lucru, instala ții de confort.
– Transmisia servește la transmiterea, modificarea și distribuirea cuplului motor la ro țile
motoare sau la șenile și cuprinde: A, C.V., T.C., T.P., D, T.F. La șenilate în locul
diferențialului (D) se folosesc mecanismele de direc ție.
– Sistemul de rulare transform ă mișcarea de rota ție în mi șcare de transla ție a
automobilului sau tractorului (4×2, 4×4, șenile etc.).
– Caroseria este montat ă pe corpul sau șasiul tractorului sau automobilului, și cuprinde o
cabină și o platform ă în cazul autocamioanelor, sau doar cabin ă la tractoare.
– Mecanisme de lucru cuprinde priza de putere, roata de curea, ridic ător hidraulic,
dispozitiv de remorcare.
– Instalații de confort : ABS, ASR, ESP, Servodirec ție, Climatronic, CD-DVD player etc.
2. Condiții generale impuse ansamblurilor și mecanismelor tractoarelor și autovehiculelor
– Să aibă greutate redus ă și forme constructive simple,
– Să aibă fiabilitate ridicat ă,
– Montarea și demontarea s ă se facă ușor,
– Să asigure o evacuare eficient ă a căldurii de la locurile de frecare,
– Să se asigure interschimbabilitatea pieselor și ansamblurilor,
– Să satisfacă prescripțiile de T.S.M.
– Să asigure estetica tractorului sau automobilului.
6. Parametrii principali ai tractoarelor și automobilelor
Parametrii de baz ă (v. lab.3):
1. Constructivi,
2. Dinamici,
3. Economici.
3. Parametrii constructivi
Dimensiunile principale, greutatea, capacitatea de trecere, capacitatea de înc ărcare.
a. Dimensiunile principale: dimensiunile de gabarit, ampatamentul, ecartamentul, lumina
(garda la sol), consolele, raza longitudinal ă de trecere, raza transversal ă de trecere,
unghiurile de trecere.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
9
T. A. S. P. b. Greutatea tractorului: constructiv ă, de exploatare.
– greutatea automobilului:
o în stare nealimentat ă (constructiv ă),
o proprie (alimentat, cu roata de rezerv ă, cu ladă de scule),
o totală: greutatea proprie a automobilului la care se adaug ă sarcina maxim ă utilă și
greutatea conduc ătorului.
c. Capacitatea de trecere: calitatea autovehi colului de a se deplasa pe drumuri și terenuri
accidentate și de a trece peste obstacole, și există astfel:
i. Autovehicule obi șnuite
ii. Autovehicule cu capacitate mare de trecere: pe ro ți (toate ro țile motoare), pe
șenile, este caracterizat ă de următorii parametrii: lumina, ρ, ρ1, raza minim ă
de viraj (distan ța de la polul virajului pân ă la jumătatea pun ții spate), raza
roților (la automobile cu o singur ă punte motoare în ălțimea unui obstacol
vertical peste care se poate trece este r32h= , iar la automobile cu mai multe
punți motoare rh≅; lățimea canalului peste care poate trece un automobil cu
o punte motoare rh≅; lățimea canalului peste care poate trece un automobil
cu o punte motoare este rb≅, iar la automobile cu mai multe pun ți motoare
r2,1b≅ ), nr. de ro ți motoare, presiunea specific ă pe sol
⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛=solul.cu. contact.de.rafsupGpt
s
()5
s 104,1…6,0 p ⋅ = Pa – la tractoarele pe ro ți cu pneuri,
()5107,0…4,0⋅ = Pa – șenilate,
()5105,5…0,3⋅ = Pa – autocamioane.
25
2cmdaN10mN1 Pa ==
4. Parametrii dinamici
a) Caracteristica extern ă a motorului (caracteristica de tura ție)
b) Factorul dinamic
1a m
GF FD−=
Fm – forța tangențială de tracțiune la roata motoare,
Fa – forța de rezisten ță a arcului (numai la automobile).
Variația factorului dinamic în func ție de vitez ă se nume ște caracteristica dinamic ă a
autovehiculului. c) Forța maximă de tracțiune
d) Viteza maxim ă a autovehiculului: viteza real ă în km/h, cu care se poate deplasa autovehiculul pe
un drum orizontal, în condi ții normale, la treapta superioar ă din cutia de vitez ă și cu sarcina maxim ă
utilă.
– viteza teoretic ă:
[] h/kmirn377,0r v
tm
m t⋅⋅=⋅ω= ;
e) Panta maxim ă:
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
10
T. A. S. P. f) Stabilitatea: capacitatea autovehiculului de a se deplasa pe pante, drumuri înclinate, curbe, etc.
fără a se răsturna sau derapa.
5. Parametrii economici
Costul ini țial, amortismentul, cheltuielile de exploatare (consumul de combustibil,
durabilitatea).
L4
Se determin ă ps la tractoarele și automobilele din dotare pentru diferite presiuni în pneuri!
Se determin ă L, E, E 1, ρ, ρ1, h, b!
În general, la tractoare, p s < 1,0 daN/cm2 – la roțile motoare,
> 1,0 daN/cm2 – la roțile de direc ție.
Pt. U650 E=1320-1920
E=1400-2050
L=2500 (ampatamentul)
H=480 (lumina)
G=3380 kg
Dacia G f=540 kg;
G s=390 kg. (gol)
7. Caracteristica motoarelor utilizate la tractoare și automobile
Calitățile dinamice și de tracțiune ale tractoarelor și automobilelor echipate cu m.a.i. sunt
determinate de caracteristica extern ă a acestora, care reprezint ă variația P e, M e, Ch și ce în funcție de
turație la pozi ția pentru debit maxim a cremalierei pompei de injec ție (a supapei de dozaj la
distribuitorul rotativ, sau a clapetei obturatoare a m.a.s-ului).
• Coeficientul de elasticitate:
⎩⎨⎧
−−=MAC 75,0…65,0MAS 65,0…45,0
nnE
nM
nM – n n – domeniul economic de func ționare,
nM – n max – domeniul stabil de func ționare (în acest domeniu, în cazul unei sc ăderi a tura ției
provocată de creșterea rezisten ței la înaintare, îi corespunde o cre ștere a M n existând posibilitatea
stabilirii unui nou echilibru între momentul motor și cel rezistent,
nmin – n M – domeniul instabil
Ö E să fie cât mai mic!
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
11
T. A. S. P. • Coeficientul de adaptabilitate:
maxePmax
MMA=
Coeficientul de adaptabilitate caracterizeaz ă posibilitatea învinger ii suprasarcinilor
temporare f ără trecerea la o treapt ă inferioară:
MAC 20,1…05,1MAS 35,1…20,1A−−=
La tractoare și automobile momentul rezistent la înaintare variaz ă în limite foarte largi, în
timp ce varia ția M e este relativ redus ă față de variația în limite largi a tura ției motorului.
O caracteristic ă corespunz ătoare de trac țiune ar avea motoarele care dezvolt ă o putere
constantă la toate regimurile de func ționare:
.ctnMP=⋅=
O astfel de caracteristic ă este o hiperbol ă și reprezint ă caracteristica ideal ă a motorului de
tractor sau automobil.
În acest caz func ționarea motorului este întotdeauna stabil ă, deoarece la mic șorarea tura ției
crește cuplul motor, iar transmisia autovehiculului nu necesit ă cutie de viteze.
Turbinele cu gaze sunt avantajoase din punctul de vedere al caracteristicii, dar au
dezavantajul unui randament termic redus și în plus necesit ă timpi mari pentru demarare.
Motorul cu abur are randament η scăzut și greutate mare (Z – debitul de abur).
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
12
T. A. S. P.
8. Transformarea mome ntului motor în for ță motoare a automobilului și
tractorului
Pentru deplasarea tractorului sau automobilului este nevoie ca la ro țile motoare ale acestuia
să acționeze un moment activ suficient de mare pentru a învinge rezisten țele la înaintare.
Momentul care ac ționează asupra ro ților motoare se nume ște moment motor la roat ă MR iar
puterea corespunz ătoare utilizat ă la autopropulsare se nume ște putere la roat ă PR.
Acest moment la roat ă este dat de momentul dezvoltat de motor și transmis prin intermediul
transmisiei.
tr tr e R i M M η⋅⋅= ; tr e RP Pη⋅=
itr – raportul de transmitere al transmisiei tractorului sau automobilului pentru treapta considerat ă,
ηtr – randamentul transmisiei,
Pentru a în țelege deplasarea automobilului trebuie analizate for țele și momentele ce
acționează asupra ro ții motoare, în ipoteza simplificatoare: roata și solul nedeformabile.
– Transmisia ac ționează cu momentul M R, reprezentat de cuplul a dou ă forțe (F o, Fo) care
acționează la capetele bra țului egal cu raza ro ții motoare r m.
– Forța tangențială Fo creează reacțiunea F m.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
13
T. A. S. P. o Fm – forța de tracțiune (forța motoare la roat ă), care este limitat ă la valoarea maxim ă
(Fm max) de aderen ța cu solul.
– Corpul tractorului creeaz ă reacțiunea R echilibrat ă de forța de împingere F o,
– Forța maximă de împingere F o max corespunde cuplului maxim al m.a.i.,
– Asupra ro ții motoare mai ac ționează sarcina radial ă Qm care include și greutatea proprie a
roții și care este echilibrat ă de reacțiunea normal ă a solului (Z m).
mtr tr e
mR
o mriM
rMF Fη⋅⋅=== .
Cazurile de mi șcare a ro ții
Cazul Situația punctelor Concluzii O A
R>F o max; Fm max>Fo max imobil imobil Mi șcarea este imposibil ă, motorul se opre ște.
R≥Fo max; Fm max<Fo max imobil mobil Patinare total ă (100%).
R<F o max; Fm max≥Fo max mobil imobil Rostogolire ideal ă.
R<F o max; Fm max<Fo max mobil mobil Deplasare cu patinare par țială.
În cazul tractorului pe șenile, deplasarea are loc datorit ă acțiunii momentului motor M R
asupra roții motoare.
Fo, Fo – cuplul de for țe ce reprezint ă MR,
FoH – forța de împingere,
1 o oH cosF F ψ⋅= ,
Fm – reacțiunea solului, ce se opune alunec ării șenilei,
m oF F= .
Rezultanta F a for țelor F o și Fm fiind descompus ă după două direcții, dă o component ă FH
paralelă cu solul, care ac ționează în sensul mi șcării de transla ție asupra rolei de sprijin din spate.
()1 o1
o H cos1F22sinF2 F ψ−=ψ= .
Forța totală de împingere a tractorului pe șenile este:
H oH o F F F
șen+= ,
()m o 1 o 1 o o F F cos1F cosF F
șen==ψ−+ψ= .
Forța motoare (de împingere) a tractorului pe șenile nu depinde de valoarea unghiului ψ1 și
deci F m se determin ă ca și la tractorul pe ro ți.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
14
T. A. S. P. 9. Raportul de transmitere și randamentul transmisiei
Raportul de transmitere i tr al transmisiei autovehiculului este dat de raportul dintre tura ția n
(a motorului) și turația n r (a roții motoare).
r rtrnniωω==
itr – depinde de treapta cuplat ă în cutia de vitez ă și de construc ția transmisiei,
tf tc cv tr iiii ⋅⋅=
itc – raportul transmisiei centrale,
itf – raportul transmisiei finale.
tr eR
eR
triMM
PP
⋅==η
tf tc cv tr η⋅η⋅η=η
¾ pentru șenilate: s p tf tc cv tr η⋅η⋅η⋅η⋅η=η
ηp – randamentul mecanismului planetar de direc ție,
ηs – randamentul șenilei.
10. Generalit ăți asupra drumurilor
Elementele unui drum sunt: partea carosabil ă (pc), acostamentul (a) și șanțurile de colectare
și evacuare a apei (s). La drumuri în rambleu, la care platforma se g ăsește deasupra terenului
natural, nu se execut ă șanțuri.
Profilul transversal al drumului poate fi:
¾ în rambleu,
¾ în debleu,
¾ mixt.
Straturile rutiere (straturile carosabilului) sunt dup ă cum urmeaz ă:
¾ patul (1) – p ământul,
¾ substrat (2) – nisip sau balast, care are rolul de drenare a apei, repartizare uniform ă a
presiunii pe pat, amortizarea șocurilor, etc.
¾ fundația (3) – balast sau piatr ă spartă (15-20 cm),
¾ stratul de baz ă (4) – beton,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
15
T. A. S. P. ¾ stratul de leg ătură (5),
¾ stratul de uzur ă (6).
Drumurile difer ă prin alcătuirea și dimensionarea straturilor corespunz ătoare unor traficuri
de diferite intensit ăți:
¾ trafic foarte redus – sub 750 t/zi,
¾ trafic redus – 750÷4500 t/zi,
¾ trafic mijlociu – 4500÷11000 t/zi,
¾ trafic intens – 11000÷15000 t/zi,
¾ trafic foarte intens – peste 15000 t/zi.
În funcție de gradul de perfec ționare exist ă:
¾ drumuri de tip inferior: drumurile de p ământ naturale sau amenajate,
o drumurile naturale sunt drumuri agricole și de țărână,
o drumurile amenajate sunt drumuri de interes local care au infrastructur ă (șanțuri,
poduri etc.) și sunt din p ământ, pietri ș, zgură.
¾ drumuri de tip intermediar: au partea carosabil ă consolidat ă prin împietruire (compactarea
cu material dur – pietri ș, piatră concasat ă (macadam) – cu ajutorul cilindrului compresor).
Pot fi stropite cu emulsii de bitum pentru combaterea prafului.
¾ drumuri de tip superior.
Dimensiuni: l ățimea benzii de circula ție este minim 3 m iar pentru șosele cu trafic intens
3,5…3,75; l ățimea acostamentului 1 … 2,5 m.
Tractoarele agricole, în timpul deplas ării, datorit ă interacțiunii roților sau șenilelor cu solul,
provoacă următoarele fenomene:
¾ deteriorarea local ă a structurii solului,
¾ presarea și ruperea unor complexe separate de p ământ,
¾ apariția forțelor de frecare în complexele de p ământ dislocate,
¾ formarea câmpurilor de tensiune în jurul fiec ărui element al mecanismului de rulare, prin
presarea și deformarea solului.
Rezistența la forfecare și rupere a solurilor naturale este foarte redus ă, iar rezisten ța la
compensare scade brusc cu cre șterea umidit ății solului. Coeficientul de frecare dintre sistemulde
rulare și sol este 0,25…0,30. Coeficientul de frecare intern ă a solului variaz ă în limite largi în
funcție de umiditate.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
16
T. A. S. P.
11. Rularea ro ților. Elemente de cinematic ă
După rolul lor ro țile tractorului sau automobilului se clasific ă în:
¾ roți motoare,
¾ roți conduse,
¾ roți directoare.
Roțile conduse nu primesc moment motor. La tractoarele sau automo bilele 4×4, toate ro țile
sunt motoare, chiar dac ă sunt de direc ție. În timpul frân ării, atât ro țile motoare cât și cele conduse
rulează sub acțiunea unei for țe de împingere aplicat ă pe fusul lor și a unui moment de frânare care
se opune rotirii.
a) Roată statică, b) Roat ă condusă, c) Roat ă motoare.
F
d – forța de împingere;
Fm – forța motoare (for ța tangențială de tracțiune),
Folosirea ro ților cu pneuri prezint ă următoarele avantaje în compara ție cu cele metalice:
¾ Presiunea pe sol este mai mic ă și uniformă (pneul se deformeaz ă în funcție de sarcin ă);
¾ Amortizeaz ă șocurile și rulează mai ușor;
¾ Randament ridicat.
Raza roților se modific ă în funcție de for țele ce ac ționează asupra lor. Sarcina radial ă
modifică direct valoarea razei, iar for țele tangen țiale provoac ă alunecări și patinări între roat ă și
calea de rulare.
¾ Raza nominal ă: rn=D/2
¾ Raza liber ă ro: raza roții asupra c ăreia nu ac ționează sarcini. Depinde de gradul de uzur ă și
de presiunea aerului din pneu.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
17
T. A. S. P. ¾ Raza static ă rs: distanța de la axa geometric ă a roții până la suprafa ța de sprijin pe care st ă
roata înc ărcată cu sarcina Q. Depinde de Q, de presiunea aerului și de elesticitatea
anvelopei.
¾ Raza dinamic ă rd: raza roții în mișcare asupra c ăreia acționează o sarcin ă radială și un
anumit moment.
¾ Raza de rulare r r (raza cinematic ă): distanța de la axa geometric ă a roții până la axa
instantanee de rota ție Se determin ă experimental.
n 2Srr⋅π⋅=
s – spațiul parcurs de roat ă,
n – numărul de rota ții ale roții.
p – presiunea din pneu;
Mm – momentul transmis de roat ă.
Deformația pneului sub influen ța momentului transmis de roat ă.
Roata care transmite un moment motor, va avea raza de rulare mai mic ă, iar dacă transmite
un moment de frânare va avea raza de rulare mai mare. Ro țile care se rostogolesc f ără să transmită
moment, au raza de rulare apropiat ă de raza dinamic ă.
Deformația pneului sub influen ța momentului transmis de roat ă se datore ște mai ales
elasticității tangențiale a pneului.
Modificarea r r față de r d, se explic ă și prin alunecarea și patinarea ro ții pe calea de rulare,
acestea modificând pozi ția axei instantanee de rota ție a roții.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
18
T. A. S. P.
a) Rulare ideal ă, b) Rulare cu patinare, c) Rulare cu alunecare.
12. Rularea pur ă
Se consider ă schema rul ării pure a unei ro ți de rază r din pozi ția 1 în pozi ția 2, atât roata cât
și calea de rulare fiind rigide. În timpul rostogolirii cu unghiul ψ, centrul ro ții se deplaseaz ă din O 1
în O 2, iar un punct de pe roat ă aflat la distan ța r’ de axa ro ții, se deplaseaz ă din M 1 în M 2. În
sistemul XOY, coordonatele acestui punct sunt:
Ecuațiile cicloidei:
⎩⎨⎧
⋅ω−=ψ−=⋅ω−⋅ω⋅=ψ−ψ=
t cos'rr cos'rryt sin'rt r sin'r rx
Dacă M se află pe periferia ro ții:
()
()⎩⎨⎧
⋅ω−=⋅ω−⋅ω==
t cos1ryt sint rx'rr
Componentele vitezei și accelera ției unui punct M de pe roat ă se determin ă prin derivare
(ω=ct.):
()
⎪⎪
⎩⎪⎪
⎨⎧
ωω==⋅ω−ω=ωω−ω==
t sin'rdtdyvt cos'rr t cos'r rdtdxv
xx
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
19
T. A. S. P. ( )
2 2
M2 2 2 2 2 2 2
y2
x2
M
'rt cos'rr2 r vt sin'rt cos'rt cos'rr2 r v v v
+ω−ω=ω+ω+ω−ω=+=
Pt. r=r’ => () t cos12r vM ω−⋅ω=
Valoarea maxim ă a vitezei punctului M aflat pe periferia ro ții va fi la π=ωt
=> r2 vmaxMω=
Accelerațiile punctului M sunt:
{2 2
y2
x M
2 y
y2 x
x
'r a a O
t cos'rdtdvat sin'rdtdva
ω=+==>
⎪⎪
⎩⎪⎪
⎨⎧
ωω==ωω==
Ö La rotirea ro ții cu ., ct=ω accelerația unui punct. M aflat la distan ța r’ de centrul ro ții, are o
valoare constant ă și reprezint ă accelerația centrifug ă.
Când roata transmite un moment motor M m sau un moment de frânare M f, din cauza
patinării sau alunec ării roții, relațiile de mai sus se modific ă.
În cazul rostogolirii pure, viteza centrului ro ții O se deplaseaz ă cu o vitez ă egală cu viteza
periferică a roții de rază rd, adică viteza real ă de deplasare v r este egal ă cu viteza teoretic ă vt, iar în
cazul patin ării sau alunec ării t rvv>
<.
va – viteza de alunecare,
vp – viteza de patinare.
p t r v v v−= respectiv a t r v v v−=
¾ Patinarea []%100vv1 100vv v100vv
tr
tr t
tp
⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛−=−==δ
=> alunecare.pt 0patinare.pt 0
<=><δ<=>>δ 100SS1
tr⋅⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛−=δ
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
20
T. A. S. P.
Rostogolire pur ă (cicloidă)
Patinare (cicloid ă alungită)
Alunecare (cicloid ă scurtată)
13. Dinamica ro ților conduse
În examinarea dinamicii ro ții se constat ă că rostogolirea are loc în condi ții diverse, fiind
posibile urm ătoarele cazuri:
¾ Rostogolirea ro ților cu obad ă rigidă pe suprafa ță rigidă,
¾ Rostogolirea ro ților cu obad ă rigidă pe suprafa ță deformabil ă,
¾ Rostogolirea ro ților cu obad ă deformabil ă pe suprafa ță deformabil ă,
¾ Rostogolirea ro ților cu obad ă deformabil ă pe suprafa ță rigidă,
Pentru analiz ă se consider ă cazul roții conduse cu pneuri care se rostogole ște pe suprafa ță
deformabil ă, caz care poate fi particularizat și pentru celelalte situa ții.
Există o suprafa ță de contact relativ mare și apare deformarea solului.
Dacă .ctv=, asupra ro ții acționează sarcina Q a și forța de împingere F d.
Dacă .ctv≠, asupra ro ții mai acționează Fjd și M jd.
j m Fd jd⋅−= ; d d jd J M ε⋅−= .
md – masa ro ții,
εd – accelera ția unghiular ă a roții,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
21
T. A. S. P. Jd – momentul de iner ție al roții,
Mjd – momentul for țelor tangen țiale de iner ție.
Ö Rezultanta reac țiunilor solului R d trece prin centrul ro ții O, când v=ct., deoarece F d și Q d
sunt concurente în O și nu dau moment în raport cu acest centru al ro ții.
Ö În mișcare accelerat ă, reacțiunea R d trebuie să dea un moment egal cu M jd și de sens contrar,
și deci R d va trece pe sub axa O.
Ö În mișcare încetinit ă, Rd va trece pe deasupra axei O.
Ö Xd – rezisten ța la rulare a ro ții conduse.
⎪⎩⎪⎨⎧
=⋅−−⋅=−=−−
0 aY Mr X0 Y Q0 F X F
d d jd d dd djd d d
unde: rd d d d d M aQ aY =⋅=⋅ – momentul de rezisten ță la rulare,
ad – coeficientul de frecare la rulare, în unit ăți de lungime.
Pt. .ct v= și drum orizontal:
d dX F= ; d dQ Y= d d d d aYr X ⋅=⋅
Ö rd d d d d d d M aYrFr X =⋅=⋅=⋅
Ö d
dd
dd
ddfrQ
QX
YF=== – coeficientul de rezisten ță la rulare a ro ții conduse (de direc ție).
În cazul când reac țiunea X d (necesară rotirii roții) depășește forța de aderen ță a roții cu solul
()dQ⋅ϕ , roata nu se mai rote ște și se deplaseaz ă prin alunecare.
14. Dinamica ro ții motoare
În cazul deplas ării pe drum orizontal, asupra ro ții (motoare) ac ționează Qm (sarcina), F m’
(reacțiunea forței de împingere) și momentul motor M m.
Acțiunea drumului este reprezentat ă prin reac țiunea total ă R m și forța tangențială de
tracțiune F m (forța motoare la roat ă).
Dacă . ct v≠=> mai apar F jm și M jm.
⎪⎪⎪
⎩⎪⎪⎪
⎨⎧
−
=⇒=−⋅−=−=−−−
mjm m
m jm m m mm mjm'
m m m
rM M
F 0 M rF M0 Q Y0 F F X F
Rm – va trece totdeauna prin axa geometric ă.
Pentru v=ct. bilan țul de putere al ro ții motoare este urm ătorul:
() () vFv Xv vFvFv vF vF M'
m m t m m t m t m'
m m +⋅+−=⋅+−=⋅=ω⋅
vt – viteza teoretic ă, și este dată de relația:
m m tr vω⋅=
v – viteza real ă.
Xm.v – puterea pierdut ă la rularea ro ții,
Fm(vt-v) – puterea pierdut ă prin patinarea ro ții,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
22
T. A. S. P. Fm’.v – puterea util ă, transmis ă corpului tractorului.
Randamentul ro ții motoare:
m Rm
eu
mMvF
PP
ω⋅⋅==η
Coeficientul de rezisten ță la rulare:
mm
mQXf= ; GFff= .
15. Presiunea specific ă pe sol, patinarea și aderența roților motoare
Presiunea pe sol (drum). Calitățile de trac țiune ale tractoarelor și automobilelor depind în
mare măsură de valoarea și distribuția presiunii pe suprafa ța de contact a pneului cu solul, care la
rândul lor sunt influen țate de urm ătorii factori:
¾ Construcția, dimensiunile, elasticitatea și desenul acestuia,
¾ Proprietățile mecanice ale solului,
¾ Presiunea aerului din pneu,
¾ Încărcarea pe roat ă.
Pentru un anumit tip de pneu, presiunea pe sol cre ște odată cu creșterea presiunii din pneu,
cu creșterea sarcinii și cu creșterea rigidit ății.
Dacă ps este prea mare, atunci ro țile se vor afunda în teren iar rulajul va deveni imposibil:
.AQp
contacts=
Distribuția presiunii dintre roat ă și sol nu este uniform ă. Astfel la o roat ă cu nervuri
pronunțate, p s sub nervuri este mai mare ca între nervuri.
Suprafața de contact dintre roat ă și sol este o elips ă, ps fiind mai mare în zona central ă și mai
mică spre conturul elipsei de contact.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
23
T. A. S. P.
α – unghiul la centru,
α1 – unghiul de contact.
Când p a este mai mic ă, suprafața de contact cre ște (crește unghiul de contact, α1), iar
calitățile de trac țiune se îmbun ătățesc!
Patinarea ro ților motoare. Transmiterea momentului motor la ro țile motoare este înso țită de
patinarea acestora, m ărimea patin ării fiind influn țată de:
¾ Mărimea momentului transmis,
¾ Tipul și starea terenului (a c ăii de rulare).
În scopul asigur ării aderen ței, pneurile ro ților motoare sun prev ăzute cu proeminen țe de
mărimi și forme diferite.
A – punctul în care proeminen ța intră în contact cu solul,
B – punctul în care proeminen ța iese din contact cu solul,
rm – raza dinamic ă,
α1 – unghiul de contact [exprimat în radiani],
l – lungimea arcului de angrenare a fiec ărei proeminen țe,
t – timpul de contact al fiec ărei proeminen țe cu solul,
vt – viteza teoretic ă de deplasare a tractorului.
Dacă există o presare tangen țială a solului Δl => viteza real ă.
tl lvrΔ−=
Patinarea fiind în acest caz:
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
24
T. A. S. P. ll
vv v1
tr tΔ=−=η−=δδ
m m t Q FFμ−= – forța de tracțiune utilă.
Experimental, patinarea se poate determina cu rela ția:
mr
trr
vv==δ ,
În care:
gmn2Srπ= ,
rrn2Srπ= .
În care:
nr – rotații efectuate în timpul parcurgerii spa țiului S cu o anumit ă Ft (forță de tracțiune),
ng – rotații efectuate în timpul parcurgerii spa țiului S la mers în gol,
[]%100nnn
rg r−=δ .
Aderența roților motoare este caracterizat ă de coeficientul de aderen ță, dat de rela ția:
mmaxm
QF=ϕ ,
Fmmax – valoarea maxim ă a forței de tracțiune (vezi Șandor, p. 53).
16. Rularea ro ților în lipsa for țelor transversale
La deplasarea autovehiculului în linie dreapt ă pe teren orizontal, asupra ro ții acționează
numai for țe cuprinse în planul ro ții.
La mersul în curbe sau pe curbe de nivel, în afara for țelor din planul ro ții apar și
componente axiale.
Modul în care se realizeaz ă rularea ro ții și modul de ac țiune a for țelor sunt influen țate de
construcția roții și a drumului (pentru cele 4 cazuri de rulare).
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
25
T. A. S. P. 16.1. Rularea ro ților cu obad ă rigidă pe suprafa ță rigidă.
Când roata este în repaus for ța normală N, care este rezultanta presiunilor, este a șezată pe
aceeași axă cu sarcina Q, repartizarea presiunilor fiind simetric ă față de axa vertical ă a roții.
La începutul rul ării, presiunile se modific ă, iar rezultanta N va fi decalat ă în sensul mi șcării
cu cota „e”. La rularea ro ții trebuie s ă se înving ă momentul:
eQ M⋅= ,
care în cazul ro ților motoare este învins de momentul motor, iar în cazul ro ților conduse de c ătre
forța de împingere F d.
Pentru ω=ct și neglijabil frecarea din lag ăre:
⎪⎩⎪⎨⎧
=⋅−⋅=−=−
=>
0eNrF0 HF0NQ
xT
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
26
T. A. S. P.
Pentru deforma ții foarte mici r=r x => QFre= , iar coeficientul de rezisten ță la rulare se
determină cu relația:
fQF
re==
De asemenea:
fQF
NHtgT===β
Rezistența la rulare este influen țată de sarcina pe roat ă și de asemenea de dimensiunile ro ții.
La creșterea diametrului ro ții scade „f” și concomitent scade deforma ția drumului.
Dacă se consider ă și frecările din lag ărele roții, momentul rezistent din lag ăre este dat de
relația:
Qr Me e⋅⋅μ=
μ – coeficientul de alunecare în lag ărul roții,
re – raza fusului lag ărului.
0 MrHeNe x T =+⋅−⋅=>
0 HFT=−
0NQ=−
rr efe⋅μ+==>
Rezultanta R nu mai trece prin centrul ro ții ci la distan ța „a” de centru.
2 2e
eF QQra Qr MeaR
+⋅⋅μ==>⋅⋅μ==⋅
16.2. Rularea ro ților cu obad ă rigidă pe suprafa ță deformabil ă.
În această situație deforma ția roții este foarte redus ă, dar în schimb cre ște deforma ția solului.
Adâncimea de deformare „h” ca urmare a trecerii ro ților, se poate determina dac ă se cunosc
proprietățile mecanice ale solului.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
27
T. A. S. P.
În acest caz m ăsura deform ării solului depinde de sarcina Q, de diametrul D, de l ățimea b a
roții și de propriet ățile mecanice ale solului, iar experimental s-a demonstrat c ă și viteza și durata de
acțiune a sarcinii au o influen ță important ă, (la creșterea vitezei de deplasare, deforma ția h scade).
3
2DcbQ86,0QFf⋅⋅⋅===>
b – lățimea roții,
c – coeficientul de rigiditate a solului,
16.3. Rularea ro ților deformabile pe suprafa ță rigidă.
Este situa ția cea mai des întâlnit ă, în acest caz suprafa ța de contact dintre roat ă și calea de
rulare ia na ștere în urma deform ării pneului, m ăsura deform ării fiind influen țată de presiunea
aerului din pneu, de sarcina pe roat ă și de elasticitatea anvelopei.
Deoarece exploatarea autovehiculului în astfel de cazuri se face cu viteze mari, se impune
luarea în considerare a tuturor rezisten țelor ce apar.
Se consider ă că roata motoare este antrenat ă de momentul motor m
jM aplicat pe jant ă iar
ω≠ct.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
28
T. A. S. P.
Mi, Fi – moment, for ță de inerție,
Fa – rezisten ța aerului => M a,
Fr – forța de remorcare din lag ăr,
Me – momentul datorat frec ării din lag ăr.
⎪⎩⎪⎨⎧
⋅+⋅+++=++= =
d p e a im
jr a i p
rFeN M M M MFFF F ;NQ
()d r a i e a im
j rFFFeQ M M M M ⋅+++⋅+++==> , dar
ref=.
( )r a i d e a im
j FFFQfr M M M M +++⋅+++==> .
Pentru viteze mici:
0 M ,0F ,0 M ,0Fi i a a = = = = .
()r d em
j FQfr M M +⋅+==> fQrM MF
dem
j
r −−==>
Pentru roata frânat ă se înlocuie ște m
jM cu f
jM− :
()r d ef
j FQfr M M +⋅+=−=> fQrM MF
def
j
r ++==>
32
d a1rpQCf⋅=
C1=0,11 – pentru pneuri de înalt ă presiune,
C1=0,045 – pentru pneuri de joas ă presiune.
Pe calea de reulare rigid ă rezistența la rulare este cu atât mai mic ă cu cât presiunea din pneu
este mai mare, în timp ce pe teren deformabil rezisten ța la rulare cre ște cu creșeterea presiunii din
pneu.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
29
T. A. S. P. 16.4. Rularea ro ților deformabile pe suprafa ță deformabil ă.
Acest caz apare la tractoare și mașini agricole. Adâncimea de deformare a solului h 1 va fi în
această situație mai mic ă decât la roata cu obad ă rigidă, din cauza cre șterii suprafe ței de contact a
roții datorită deformării pneului. În schimb pneul se va deforma mai pu țin.
a – b – se admite c ă este o suprafa ță cilindrică cu axa în O 1, ce are reac țiunea solului R 1,
b – c –este o suprafa ță plană => R 2 ┴ pe sol.
Din compunerea lui R 1 și R2 => R.
3
da
2rcpCf⋅= .
C2=1,3 – pentru pneuri de înalt ă presiune,
C2=1,17 – pentru pneuri de joas ă presiune.
Obs.: Cre șterea p a mărește coeficientul de rezisten ță la rulare.
În cazul rul ării roții pe cale rigid ă trebuie utilizat ă o presiune mare în pneu, iar pe cale
deformabil ă presiunea aerului trebuie redus ă.
Concluzie: Pentru toate cazurile (a, b, c, d) coeficientul de rezisten ță la rulare f depinde de F
și Q.
.QFf=
17. Rularea ro ților în prezen ța forțelor transversale
Adesea, în procesul de rulare al ro ții asupra acesteia ac ționează și forțe care nu sunt cuprinse
în planul de rota ție, și anume:
¾ În cazul deplas ărilor după curba de nivel;
¾ În viraje cu viteze mari;
¾ La mers în linie dreapt ă în prezen ța unui vânt lateral.
Roțile pneumatice, din cauza elasticit ății transversale, sufer ă deforma ții care influen țează
comportarea lor.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
30
T. A. S. P.
I – I – axa de simetrie a ro ții,
Z – forța transversal ă.
Datorită forței Z pneul se deformeaz ă iar axa de simetrie a ro ții se deplaseaz ă cu cota „n”, în
timp ce axa elipsei de contact se deplaseaz ă cu cota „m”.
Pe parcursul rul ării roții, apariția forței Z (se determin ă deplasarea lateral ă „m”), provoac ă o
mișcare transversal ă continuă, ceea ce face ca roata s ă nu se mai deplaseze în planul ei de rota ție ci
într-un plan deviat cu unghiul λ.
1 – pentru Z=0,
2 – pentru Z ≠0 fără rotire,
3 – pentru Z ≠0 cu rotirea ro ții.
În realitate, pata de contact, din cauza Z, nu mai este o elips ă.
Devierea lateral ă λ este influen țată de mai mul ți factori.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
31
T. A. S. P.
λ⋅==>rKZ
Kr – coeficient de rigiditate transversal ă [daN/rad].
Deformațiile transversale ale pneului consum ă un lucru mecanic suplimentar, care se adaug ă
lucrului mecanic consumat pentru învingerea rezisten ței la rostogolire la mersul în linie dreapt ă.
18. Cinematica șenilelor. Determinarea coeficie ntului de neuniformitate în mers
la autovehiculele pe șenile.
v. curs Rus! Laborator
19. Dinamica general ă a mecanismului șenilelor
v. curs Rus!
20. Forțele care ac ționează asupra tractorului în plan longitudinal
Pentru analiz ă se consider ă un tractor pe ro ți care se deplaseaz ă pe o pant ă cu unghiul de
înclinare α, cu ω≠ct. Roțile se reprezint ă prin cercurile de rulare (dinamice).
Asupra tractorului ac ționează: G, F j, Ff, M fm, M fd, Ft, Fm, Zm, Zd, Fa.
Mfm, M fd – momente de rezisten ță la rulare,
G – greutatea, se consider ă aplicată în centrul de mas ă (coordonate: a, b, h g).
Fp – forța de rezisten ță a pantei,
G 01,0 sinG Fp ⋅δ⋅≈α⋅±=
δ – panta [%].
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
32
T. A. S. P.
20.1. Forța de rezisten ță la rulare, F f
Pentru calculele dinamice, se pot considera coeficien ții de rezisten ță la rulare egali (f m=fd=f).
()( )γ+α=+==> tgF cosGf Z ZfFf d m f
Pe teren orizontal și pentru 0 =γ Gf Ff⋅==> .
20.2. Forța de inerție, F j
Forța de inerție se datoreaz ă maselor în mi șcare de transla ție (F j1) și a celor în mi șcare de
rotație (F j2, Fj3), determinându-se dup ă cum urmeaz ă:
jm F1j⋅−=
m – masa tractorului,
j – accelera ția mișcării de transla ție a tractorului,
Forța de inerție (F j2) a maselor în mi șcare de rota ție nelegate cinematic de transmisie (for ța
consumat ă pentru demararea ro ților de direc ție), se determin ă cu relația:
dd d
2jrJ2 Fε⋅= .
Jd – momentul de iner ție al roților de direc ție,
Jd=0,2÷0,4 m/s2.
εd – accelera ția unghiular ă a roților de direc ție;
rd – raza de rulare a ro ților de direc ție.
Forța de iner ție (F j3) a maselor în mi șcare de rota ție legate cinematic de transmisie, se
determină cu relația:
jx jrm jmotor 3j F F F F ++=
Fjmotor – forța necesară acționării volantului și a celorlaltor piese mobile ale motorului,
Fjrm – forța necesară învingerii iner ției roților motoare,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
33
T. A. S. P. Fjrx – forța necesară învingerii iner ției unui anumit organ al transmisiei.
motor
mtr tr m
jmotorriJF ε⋅η⋅⋅= ,
mm m jrmr1J2 F ⋅ε⋅⋅= ,
x
mx x x
jxriJF ε⋅η⋅⋅= .
Sumând cele trei for țe de inerție vom avea:
j m F F FFrot 3j 2j 1j j ⋅δ⋅−=++= .
δrot – coeficientul maselor de rota ție,
2
tr rot i 001,01⋅+=δ .
20.3. Forța de rezisten ță a mașinii agricole. For ța de tracțiune la cârlig F t
¾ Forța de rezisten ță a plugului se determin ă cu relația:
baK RFa a t ⋅⋅== ,
unde: K a – rezisten ța specific ă la arat, K a=(20…80).103 N/m2,
a,b – adâncimea brazdei, și lățimea de lucru a plugului [m].
¾ Forța de rezisten ță a mașinii agricole de sem ănat, întreținere, recoltat se determin ă cu relația:
bKRFt⋅== ,
unde: K – rezisten ța specific ă,
b –lățimea de lucru [m].
20.4. Forța tangențială de tracțiune. F m
Fm este forța motoare și se datoreaz ă momentului motor aplicat la roat ă, determinându-se cu
relația:
mtr tr e
mriMFη⋅⋅= .
Valoarea maxim ă a acestei for țe este limitat ă de aderen ța roților cu solul, astfel c ă avem:
α⋅⋅λ⋅ϕ=⋅ϕ=ϕ cosG Z Fm m m pentru tractoare 4×2,
() ( )γ⋅+α⋅⋅ϕ=+⋅ϕ=ϕ tgF cosG Z Z Ft d m m pentru tractoare 4×4,
unde: λm – coeficientul de înc ărcare dinamic ă a roților motoare.
20.5. Reacțiunile normale la ro țile față și spate Z d și Zm
Reacțiunile normale la ro țile față și spate Z d și Zm se determin ă din ecuația de moment fa ță
de punctele A și B.
() ⎪⎩⎪⎨⎧
=⋅−+++⋅γ⋅+⋅+⋅+⋅+⋅α⋅+⋅α⋅=⋅−−−⋅γ⋅−⋅−⋅−⋅−⋅α⋅−⋅α⋅
0LZ M M L tgF hF hF hF h sinGa cosG0LZ M M tgF hF hF hF h sinGb cosG
m fd fm t c t g a g j gd fd fm t c t g a g j g
ll
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
34
T. A. S. P. ()
LM M L tgF hF hF hF h sinGa cosGZLM M tgF hF hF hF h sinGb cosGZ
fd fm t c t g a g j g
mfd fm t c t g a g j g
d
+++⋅γ⋅+⋅+⋅+⋅+⋅α⋅+⋅α⋅=−−⋅γ⋅−⋅−⋅−⋅−⋅α⋅−⋅α⋅=
ll
Dacă v=ct., α=0, γ=0, F a=0:
( )
()
LM M hFaGZLM M hFbGZ
fd fm c t
mfd fm c t
d
++⋅+⋅=++⋅−⋅=
Dacă tractorul sta ționează, reacțiunile Z m și Zd se numesc statice:
LaG ZLbG Z
stst
md
⋅=⋅=
Coeficien ții de încărcare se determin ă cu relațiile:
dd
GZλ= – coeficient de înc ărcare a ro ților de direc ție,
mm
GZλ= – coeficient de înc ărcare a ro ților de direc ție.
Reducerea sarcinii pe puntea fa ță înrăutățește maniabilitatea, iar reducerea sarcinii pe puntea
spate (motoare), la autovehiculele 4×2, reduce calit ățile de trac țiune după aderență.
20.6. Bilanțul de trac țiune al tractorului
Bilanțul de tracțiune al tractorului este definit de rela ția:
δ±±++= FFFFF Fj a f t m
()()α⋅±⋅δ⋅±±⋅+γ⋅+α⋅+⋅⋅=η⋅⋅sinGa m13vvACtgF cosGfbaKri M
rot2
v f x
t a
mtr tr e (*)
=> în orice moment al mi șcării tractorului, for ța motoare la roat ă este egală cu suma tuturor
rezistențelor.
f – rămâne constant pentru vitezele normale ale tractorului =>
() .ctvFf=
() .ctvF=δ
() .ctvFt=
În punctul A curba F m intersecteaz ă curba rezisten țelor totale, iar F j=0. În acest punct
tractorul poate trece de la mi șcarea accelerat ă la mișcarea uniform ă. Acest punct reprezint ă viteza
maximă cu care se poate deplasa tractorul în treapta respectiv ă.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
35
T. A. S. P.
Relația (*) se mai poate scrie ca și ecuația diferen țială a mișcării tractorului:
() ()∑−δ⋅=±±±−−δ⋅=δ rez m
rotj a t f m
rotF Fm1FFFFF Fm1a
a – accelera ția tractorului.
vv – viteza vântului. Se ia cu + când bate din fa ță și cu – când bate din spate,
Cx – coeficient aerodinamic:
ρρ⋅= / C Cx [N.s2/m4]
C – coeficient de form ă, coeficient de rezisten ță a aerului,
ρ – densitatea aerului,
=⋅f xAC factor aerodinamic.
21. Reacțiunile normale ale drumului în pla nul transversal al tractorului
Mărimea reac țiunilor normale Z la ro țile din stânga și dindreapta este func ție de pozi ția
centrului de greutate fa ță de axa de simetrie longitudinal ă a tractorului sau autovehiculului.
() ⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛−=+ e2EGEZ Zddr mdr
() ⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛−=+E2e2EGEZ Zddr mdr
dar () ()G Z Z Z Zdstg mstg ddr mdr =+++
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡−−=+=>E2e2E1G Z Zdstg mstg .
La majoritatea autovehiculelor centrul de greutate este a șezat simetric. Pentru c ă „e” este
foarte mic (în general) se admite c ă:
dr dr stg stg d m d m Z Z Z Z +=+ – pentru cazul când autovehiculul st ă pe loc.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
36
T. A. S. P.
În timpul deplas ării pe drum orizontal (chiar dac ă „G” este plasat ă simetric), datorit ă
momentului motor aplicat la transmisia cardanic ă care leag ă cutia de viteze de puntea motric ă spate,
din cxauza torsion ării șasiului, apare o modificare a reac țiunilor normale la ro ți.
La tractoare unde motorul este legat rigid, nu apare aceast ă situație.
La deplasarea dup ă curba de nivel, ro țile stânga și dreapta vor fi înc ărcate diferen țiatdin
cauza modific ării poziției centrului de greutate.
⎪⎪
⎩⎪⎪
⎨⎧
=β⋅⋅−⋅−β⋅⋅=−−β⋅=−−β⋅
0 sinGhDE cosG2E0 Y Y cosG0DS cosG
gD S
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
37
T. A. S. P. DS
sinEhcos21GSsinEhcos21GD
gg
>=
⎪⎪
⎭⎪⎪
⎬⎫
⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛β+β =⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛β−β =
1
sinEhcos21sinEhcos21
DS
gg
>
β−β⋅β+β⋅
=
Când β=0 => 1DS= => DS=, 0 Y YD S==
22. Dinamica general ă a tractorului pe șenile (determinarea centrului de pres.)
Forța maximă de tracțiune la tractorul pe șenile nu este influen țată de modul de repartizare a
presiunii, c ăci întreaga greutate a tractorului formeaz ă sarcina de aderen ță.
Momentul și puterea necesar ă virării este influen țată de felul repartiz ării presiunii dintre
șenilă și sol.
La deplasare dup ă curba de nivel, repartizarea sarcinilor se face ca în cazul tractorului pe
roți. Deci:
1
sinEhcos21sinEhcos21
DS
gg
>
β−β⋅β+β⋅
=
La deplasarea în ramp ă (v≠ct.) cu o ma șină tractată, asupra tractorului cu șenile acționează
aceleași forțe ca la tractorul pe ro ți și anume:
¾ Greutatea G (aplicat ă în centrul de greutate – a, h g),
¾ Rezistența la rulare, dat ă de relația:
α⋅⋅= cosGf Ff .
¾ Forța de tracțiune F t (egală cu forța de rezisten ță a mașinii agricole).
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
38
T. A. S. P. Forța de tracțiune F m, aplicată la o anumit ă distanță de vârful pintenilor afunda ți în sol și
limitată de aderen ță la valoarea:
α⋅⋅ϕ=ϕ cosG Fm .
Reacțiunea normal ă a solului, se determin ă cu relația:
α+α⋅= tgF cosGZt
În mod normal rezisten ța aerului și forțele de iner ție nu se consider ă din cauza vitezei reduse
la aceste tractoare.
α⋅+α⋅=+α⋅+=
tgF cosGZF sinGF F
tt f m => ( )α+α⋅+= sin cosfGF Ft m .
Centrul de presiune – este punctul de aplica ție al reacțiunii Z.
Dacă centrul de presiune P coincide cu centrul geometric al suprafe ței de sprijin al șenilei pe
sol ⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛=2Lc1
P => o repartizare uniform ă a presiunii pe sol.
Din cauza for țelor exterioare și a unghiului α, ⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛≠2Lc1
P .
Din ecuația de moment în jurul punctului O (punctul de contact dintre ultima rol ă de sprijin
și sol).
() () 0 cZ tg F hF hF h sinG a cosGP 1 t c t s f g 1 =⋅−γ⋅+−⋅−⋅−⋅α−−α ll l
() ()
γ⋅+α⋅γ⋅+−⋅−⋅−α⋅⋅−α⋅−=tgF cosGtg F hF hF sinhG cos aGc
t1 t c t s f g 1
Pll l.
Înlocuim ⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛=2Lc1
P și rezolvăm ecuația în raport cu cota „a”, astfel încât va rezulta rela ția:
G…L5,0 a1 1++=l
unde: 1 1 L5,0+l – distanța de la mijlocul suprafe ței de sprijin la axa ro ții motoare. Al treilea termen
reprezintă mărimea cu care trebuie deplasat în fa ță centrul de mas ă al tractorului, în raport cu
centrul geometric al suprafe ței de sprijin șenilelor, astfel încât presiunea s ă aibă o repartizare
uniformă pe sol în timpul deplas ării tractorului.
23. Stabilitatea longitudinal ă a automobilelor pe ro ți
¾ Reprezint ă capacitatea acestuia de a nu se r ăsturna sau derapa în plan longitudinal și se ia în
considerare pentru tractoare și autovehicule care urc ă sau coboar ă pe un drum înclinat.
¾ Dacă reacțiunea normal ă a solului la ro țile aflate mai sus are o valoare pozitiv ă, înseamn ă că
aceste roți apasă solul și deci nu se pune problema pierderii stabilit ății.
¾ Astfel, criteriul de stabilitate longitudinal ă este dat de m ărimea reac țiunii Z (de pe ro țile de
la nivelul superior) și anume:
9 Dacă Z>0 => stabilitatea este asigurat ă,
9 Dacă Z=0 => stabilitatea este la limit ă,
9 Dacă Z<0 => tractorul (automobilul) se r ăstoarnă.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
39
T. A. S. P. 23.1. Stabilitatea longitudinal ă statică
Automobilul este oprit în ramp ă (pantă) și deci asupra lui vor ac ționa numai G și reacțiunile
normale ale c ăii Z.
,0 F=γ , 0 Fa= ,0 Ff= ,0 Fm= . 0Ft=
LsinhG cosbGZg
dα⋅⋅−α⋅⋅= .
La limită:
0 Zd=
α⋅⋅=α⋅⋅ sinhG cosbGg
gmaxhbtg=α .
Stabilitatea static ă este asigurat ă când
ghbtg<α .
La coborâre r ăsturnarea poate avea loc în jurul punctului A deci condi ția de stabilitate este
următoarea:
=>≥0 Zm
gmaxhbL'tg−=α .
Întrucât pentru m ărirea aderen ței, centrul de mas ă se plaseaz ă mai aproape de puntea spate:
max max 'α<α=> ,
deci autovehiculul se r ăstoarnă mai repede la urcare decât la coborâre.
o
maxo
max 55 ',45 35 ≅α÷=α .
23.2. Stabilitatea dinamic ă când exist ă sarcină la cârlig
Se presupune c ă: 0 F,0Fa j== .
Dacă γ=0, ()
c gc
h hhf btg−⋅−ϕ−=α=> .
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
40
T. A. S. P. 23.3. Stabilitatea dinamic ă cu mașini purtate
24. Stabilitatea transversal ă a automobilelor pe ro ți
La deplasarea tractorului (automobilului) dup ă curba de nivel din cauza modific ării poziției
centrului de greutate fa ță de suprafe țele de sprijin ale ro ților, scade înc ărcarea pe roata a șezată la
nivel superior.
În cazul general, asupra unui vehicul aflat în aceast ă situație acționează următoarele for țe:
¾ Greutatea automobilului (G) – aplicat ă în centrul de mas ă, care se afl ă în planul
longitudinal de simetrie al automobilului, sau deplasat cu excentricitatea „e”,
9 agregatele.
¾ Forțele și momentul de iner ție ale motorului și transmisiei – dau momentul rezultant
m
jM care acționează în planul transversal (dac ă motorul este plasat longitudinal),
9 La funcționarea în regim stabil m
jMprovoacă numai vibra ții, neinfleun țând
valoarea medie a reac țiunilor solului sau drumului asupra ro ților.
dtdJ Mr
mm
jω= ,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
41
T. A. S. P. r
mJ – momentul de iner ție al maselor în mi șcare de rota ție reduse la arborele motor,
dtdω – accelera ția unghiular ă a motorului.
¾ Forța centrifug ă (C) – apare în timpul virajului, fiind aplicat ă în centrul de mas ă al
automobilului, în plan orizontal, în prelungirea razei duse din CIV ≡O, prin centrul de mas ă.
γ⋅= cosC'C – componenta în plan transversal.
gRRcos=γ
RVmR mRRR mRRC'C2
2
gg2
g⋅=⋅ω⋅=⋅ω⋅=⋅==> ,
¾ Momentul giroscopic (M g) – rezultă din acțiunea maselor aflate în mi șcare de rota ție (roți,
etc.):
r r v g J M ⋅ω⋅ω= ,
ωv – viteza unghiular ă de rotație în jurul C.I.V.
ωr – viteza unghiular ă a roții în jurul axei proprii,
Jr – momentul de iner ție al roții.
În cazul în care C.I.V., este spre deal, acest moment provoac ă descărcarea roții din dreapta.
¾ Forța de tracțiune la cârlig (Ft),
9 În viraj => '
tF – paralelă cu solul și ''
tF perpendicular ă pe sol.
¾ Reacțiunile căii de rulare (S, D) și (Y S, YD).
9 Se consider ă Ef=Es=E.
Pierderea stabilit ății transversale se poate realiza prin:
9 răsturnare,
9 derapare.
25. Stabilitatea la r ăsturnare lateral ă
¾ se analizeaz ă în cazul cel mai nefavorabil: virajul tractorului (automobilului) în jurul axei Z-
Z (prin O), cu vitez ă maximă,
¾ condiția de stabilitate: D>0,
25.1. Caz 1
¾ Considerând b=0 (l ățimea roții) =>
02EcosG M M h sinG h'CEDgm
j g g =⋅β⋅−++⋅β⋅++⋅
¾ La limită D=0
0 M M h'C sinh cos2EGgm
j g g =−−⋅−⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛β⋅−β =>
¾ Dacă v=ct. 0 Mm
j==> .
¾ La deplasarea în linie dreapt ă C’=0 și M g=0.
β⋅=β⋅=> sinh cos2E
g ,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
42
T. A. S. P. gh2Etg⋅=β .
În cazul tractoarelor pe șenile, răsturnarea are loc în raport cu marginea exterioar ă a șenilei
din partea de jos a pantei, și ca atare bra țul momentului de stabilitate este 0,5(E+b)-e.
25.2. Caz 2
În realitate din cauza elasticit ății radiale a pnaului, și ca urmare a înc ărcării diferite a celor
două roți, axele ro ților nu rămân paralele cu solul ci se înclin ă cu un unghi Δβ.
Er rtgd sΔ−Δ=βΔ ,
Δrs – deforma ția radială a roții din stânga,
– Dacă D=0, => Δrd=0.
ErtgsΔ=βΔ=> ,
()
gh2Etg =βΔ+β
25.3. Caz 3
La automobile, unde ro țile au o suspensie elastic ă, mai apare o înclinare suplimentar ă a
caroseriei ( β’).
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
43
T. A. S. P.
– Momentul care provoac ă înclinarea suplimentar ă a caroseriei:
– Acest moment este echilibrat de momentul rezistent al sistemului de suspensie care este
proporțional cu coeficientul de rigiditate ψ și înclinarea β’.
() ' ' sinhG β⋅ψ=β+βΔ+β⋅⋅ .
Stabilitatea static ă transversal ă se exprim ă prin unghiul maxim la care se poate înclina
autovehiculul, aflat în repaus, de-a lungul liniei ce une ște amprenta ro ților de pe aceia și parte, fără a
se răsturna.
– La șenilate nu se poate neglija l ățimea b:
gh2bEtg+=β .
– La autovehiculele la care centrul de greutate este a șezat asimetric:
gh2e2Etg−=β și
gh2e2bEtg−+=β .
26. Stabilitatea la derapare
– Deraparea este alunecarea lateral ă a tractorului sau automobilului.
– Condiția stabilității transversale este:
'C sinG Y YD S +β⋅>+
– La mers în linie dreapt ă:
β⋅>+ sinG Y YD S
– Valoarea maxim ă a reacțiunilor transversale se determin ă din condi ția de aderen ță cu calea
de rulare:
() β⋅⋅ϕ=+ cosG Y Yy maxD S
φy – coeficientul ce caracterizeaz ă aderența sistemului de rulare cu solul în direc ția transversal ă.
o Deraparea pe pant ă transversal ă este evitat ă dacă tangenta unghiului pantei este mai
mică decât coeficientul de aderen ță φy în direcție transversal ă.
o Viteza limit ă la derapare trebuie s ă fie mai mic ă decât viteza limit ă la răsturnare:
ϕ>⋅=>
gh2E.
o Aderența roților motoare cu solul în direc ție transversal ă se micșorează cu creșterea
Fm:
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
44
T. A. S. P. 2 2
mF R ϕ+= ,
m max Q R⋅ϕ= ,
m m Q F
max⋅ϕ= .
27. Virarea automobilelor pe ro ți. Posibilit ăți de virare
Vezi Tecu șan, – pag. 336.
• Modificarea pozi ției roților de direc ție în raport cu axa longitudinal ă a autovehiculului
(bracarea ro ților):
o cu roți de direcție pe o singur ă punte,
o cu toate ro țile de direc ție.
• Rotirea relativ ă a semiramelor autovehiculului (la autovehiculele 4×4 cu ram ă
articulată),
• Modificarea pozi ției roților de direc ție și frânarea concomitent ă a roții motoare din spate,
din partea în care se realizeaz ă virajul,
• Modificarea tura ției și momentului de torsiune transmise ro ților motoare din partea în
care se realizeaz ă virajul.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
45
T. A. S. P. 28. Cinematica vir ării automobilelor pe ro ți
Vezi Tecu șan, – pag. 337.
Pentru realizarea unui viraj corect, f ără alunecări transversale, este necesar ca planele
verticale care trec prin axele geometrice ale tuturor ro ților să se intersecteze dup ă o dreaptă (C.IV.)
sau altfel spus e necesar ca ro țile autovehiculelor s ă ruleze pe cercuri concentrice cu centrul în polul
virajului.
Pentru a respecta aceast ă condiție e necesar ca cele dou ă roți de direc ție să fie bracate cu
unghiuri diferite ( θi>θe).
28.1. Caz 1
ACOCctge=θ ; BDODctgi=θ .
L BD AC==
.ctLE
LOD OCctg ctgi e =≅−=θ−θ
Condiția de execu ție corectă a virajului, din care rezult ă necesitatea trapezului de direc ție, se
determină cu relația:
.ctLEctg ctgi e ==θ−θ
Raza teoretic ă de viraj, se determin ă cu relația:
maxtgLRθ= .
28.2. Caz 2
LE2ctg ctgi e=θ−θ ,
maxtg2LRθ⋅= .
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
46
T. A. S. P.
28.3. Caz 3
2tg2LR
maxθ⋅= .
29. Virarea autovehiculelor pe șenile. Cinematica vir ării autovehiculelor pe
șenile
– prin diferen țierea vitezelor de deplasare a șenilelor din dreapta și din stânga,
– metoda VOLVO,
– când șenilele se deplaseaz ă cu vitezele v s și vd diferite între ele => autovehiculul va vira în
jurul centrului O (CIV) cu viteza unghiular ă:
Rvt
t=ω ,
vt – viteza centrului tractorului,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
47
T. A. S. P.
⎪⎪
⎩⎪⎪
⎨⎧
⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛−ω=⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛+ω=
=>
2ER v2ER v
t dt s
2ER2ER vvt t t t d s ⋅ω+⋅ω−⋅ω+⋅ω=−=> ,
E vvt d s ⋅ω=− .
dar
R2v v
Rvd s t
t⋅+==ω ,
ER2v vv vd s
d s⋅+=−=>
()Evv2vvR
d sd s
−⋅+==>
EvvvR
d st⋅−==>
Ö raza medie de virare la un autovehicul pe șenile, depinde de diferen ța vitezelor celor dou ă
șenile.
30. Momentul de rezisten ță la virare
Șenilele execut ă concomitent o mi șcare de transla ție și una de rota ție.
Ö Mișcarea de transla ție se face cu vitezele v s și vd iar cea de rota ție se realizeaz ă cu viteza ωt
în jurul punctelor O s și O d,
Ö Mișcarea în jurul centrelor de rota ție (O s și O d) cauzeaz ă forfecarea și deformarea solului,
dând naștere la reac țiuni care se opun deplas ării șenilei.
Condiții impuse:
– Drum orizontal,
– ωt=ct.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
48
T. A. S. P.
– presiunea specific ă raportată la unitatea de lungime a suprafe ței de sprijin a șenilei este dat ă
de relația:
[]2
L cm/daNL2Gp=
– sarcina normal ă elementar ă pe o porțiune de șenilă dx:
– μ – coeficient de rezisten ță la virare,
– reacțiunea lateral ă este μ.dG ⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛⋅⋅μ dxL2G,
– moment elementar care se opune mi șcării șenilei este:
x dxL2GdMr ⋅⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛μ= ,
– moment de rezisten ță la virare (pentru cele dou ă șenile):
4LGdxxL2G4 ML5,0
0r⋅⋅μ=⋅ =∫⋅.
31. Stabilitatea în curb ă
Maniabilitatea este capacitatea autovehiculului de a urma traiectoria comandat ă de
conducător, adică de a executa virajele dorite și de a men ține mersul în rectiliniu atunci când
virajele nu sunt necesare.
Comportarea autovehiculului în curb ă, adică capacitatea de a se men ține pe direc ția dorită de
conducător este una din propriet ățile principale ale autovehiculelor moderne.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
49
T. A. S. P.
FS, FD – forțele de împingere cu care fusurile lag ărelor roților directoare conduse ac ționează
asupra butucului ro ților, ele fiind paralele cu planul longitu dinal al autovehiculului, se descompun
în două componente:
⎩⎨⎧
β⋅=β⋅=
sinF ZcosF F
S SSS
1
⎩⎨⎧
β⋅=β⋅=
sinF ZcosF F
D DDD
1
Ö componentele S
1Fși D
1F, a cționează în planul ro ților și împreun ă cu reacțiunile căii S
PF și
D
PFd a u n a ștere momentului care rote ște roata.
o => S
1Fși D
1F sunt determinate de m ărimea coeficientului de
rezistență la rulare.
Ö ZS și ZD acționează perpendicular pe roat ă și produc reac țiunea căii S
ZH și D
ZH.
a) Menținerea roții pe traiectoria virajului, e condi ționată de rularea fără alunecare , adică:
2
P2
ZF H Q+=⋅ϕ ,
adică:
S SF Q≥⋅ϕ și D DF Q≥⋅ϕ ,
φ – coeficient de aderen ță,
QS – sarcina pe roata stâng ă,
QD – sarcina pe roata dreapa.
dar:
SS
1F/F cos=β și DD
1F/F cos=β ,
iar:
SS
1 Qf F⋅= și DD
1 Qf F⋅= ,
;fcosϕ≥β⇒ ϕ≥αfcos .
Unghiurile α și β trebuie să satisfacă aceste condi ții pentru men ținerea roții într-un viraj f ără
alunecare.
b) În cazul în care roata este frânat ă, forțele periferice sunt mai mari
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
50
T. A. S. P. df
j
SS
1rMQf F +⋅= ; și
df
j
DD
1rMQf F +⋅= ;
S df
j
QrM fcos⋅⋅ϕ+ϕ≥β⇒ ;
D df
j
QrM fcos⋅⋅ϕ+ϕ≥β ,
Ö Prin creșterea momentului de frânare f
jM unghiul maxim de bracare devine mai mic.
c) În cazul când roțile directoare sunt motrice , pe roată acționează un moment m
jM, iar
FS și FD nu mai apar.
Astfel, pentru aceast ă situație efectul for ței de rezisten ță la rulare este învins de momentul
motor m
jM.
Ö Nu mai apare limitarea unghiului de bracare a ro ților directoare!!
Schimbarea regimului de func ționare al ro ții motrice din situa ția cu m
jM la cea cu f
jM (și
prin frână de motor), determin ă trecerea la cazul anterior.
La deplasarea autovehiculelor în curb ă iau naștere forțe și momente de iner ție. În timpul
mișcării pe teren orizontal, cu un unghi constant de bracare al ro ților, centrul de greutate al
autovehiculului are o accelera ție tangențială dtdRgω⋅ și o accelera ție centripet ă 2
gRω.
g2R mc⋅ω⋅= ,
⎪⎪
⎩⎪⎪
⎨⎧
γ⋅ω⋅−γω⋅=γ⋅ω⋅+γω⋅=
sin R cosdtdR acos R sindtdR a
2
g g y2
g g x
dar:
gRbsin=γ ;
gRRcos=γ ;
vr=⋅ω , dtdvRdtd=⋅ω.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
51
T. A. S. P. ⎪⎪
⎩⎪⎪
⎨⎧
−=+⋅=
=>
22
y2
x
RvbdtdvaRv
dtdv
Rba
deci forțele care ac ționează asupra autovehiculului sunt:
⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛−=⋅=⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛+⋅=⋅=
22
T y T y2
T x T x
Rvbdtdvm am FRv
dtdv
Rbm am F
Cazuri particulare:
=>=.ct v Rvm F2
T x= ; 22
T yRvbm F⋅−= .
∞=R (mers în linie dreapt ă), 0 Fx=; dtdvm FT y⋅= .
Dacă .ct v= 2
y2
xF F c+=
2 2
22
T b RRvmc + =
dar 2
g2 2R b R=+ ; RRv vy
t= ,
.R mRvmcg2
T
g2
t
T ⋅ω⋅==
Această forță centrifug ă este orientat ă în sens invers accelera ției centrului de greutate, adic ă
în prelungirea razei R g.
32. Stabilitatea la mers în linie dreapt ă
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
52
T. A. S. P. La deplasarea unui autovehicul în linie dreapt ă când asupra sa ac ționează o forță transversal ă
(vânt lateral, componenta greut ății proprii în cazul drumului înclinat), din cauza devierii traiectoriei
roților, autovehiculelor va p ărăsi traiectoria de mers în linie dreapt ă fără modificarea pozi ției roților
directoare.
Modificarea traiectoriei, adic ă pierderea stabilit ății este foarte periculoas ă mai ales la viteze
mari.
Fv – forță rezultantă datorată vântului lateral,
Ca – metacentrul (punctul de aplica ție al F V),
Z – forțe transversale pe ro ți,
λs, λf – unghiul de deviere lateral ă,
Cλ – centrul reac țiunilor laterale, care se caracterizeaz ă prin aceea c ă o forță transversal ă aplicată în
acest punct d ă naștere la unghiuri de deviere egale ( λf= λs).
Ținând cont c ă:
λ⋅=rKZ ( 1 )
unde: K r – coeficientul de rigiditate transversal ă [daN/rad],
rBB
rAA
KZ
KZ=⇒ (pentru λf=λs)
Deci, pentru F V trecând prin C λ:
λλ
λ λ ===>⋅=⋅=>ab
KK
ZZbZ aZ
rBrA
BA
B A ( 2 )
⎟⎟
⎠⎞
⎜⎜
⎝⎛+=++=+
λλλ
λλ
bb aK KbaK K KrA rA rA rB rA
Dar, știind că:
L b a=+λλ
rB rArB
K KKLa+⋅==>λ
rB rArA
K KKLb+⋅=λ .
În funcție de pozi ția metacentrului C a și a centrului reac țiunilor laterale C λ, deplasarea
autovehiculului în linie dreapt ă poate fi analizat ă în mai multe cazuri.
32.1. Caz 1. Metacentrul C a se află în Cλ
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
53
T. A. S. P. λ≡C Ca f sλ=λ=>
Ö autovehiculul se va deplasa în linie dreapt ă însă sub un unghi λ față de direc ția inițială.
Pentru men ținerea direc ției inițiale este necesar ă rotirea volanului în sens invers devierii
laterale, pân ă când vectorii vitezelor v A și vB sunt îndrepta ți în sensul ini țial.
32.2. Caz 2. Metacentrul C a se află în spatele C λ
Forța transversal ă Z, care se repartizeaz ă pe puntea spate este mai mare =>
f sλ>λ
Deci, A BZ Z> .
Ö o traiectorie curbilinie cu C.I.R. în partea din care sufl ă vântul,
Ö unghiul for ței F v se modific ă și forțele Z scad (întrucât se reduce componenta transversal ă a
forței F v),
Ö datorită traiectoriei curbilinii apare for ța centrifug ă C (de iner ție) aplicat ă în centrul de
greutate, care mare ște Z și forțele transversale și deci se opune unghiului de deviere lateral ă.
32.3. Caz 3. Metacentrul C a se află în fața Cλ
s fλ>λ
Ö Unghiul dintre F v și axa autovehiculului cre ște => creșterea lui λs și λf.
Ö „C” lucreaz ă în sens contrar lui F v.
Ö Dacă centrul de greutate g ≠Ca, => F v și C produc un moment iar dac ă Ca este în fa ța
lui g și în fața lui C a => rotire!
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
54
T. A. S. P.
33. Frânarea. Parametrii capacit ății de frânare
Frânarea este procesul prin care se reduce pa țial sau total viteza de deplasare a
autovehiculului.
Capacitatea de frânare determin ă direct securitatea activ ă a autovehiculului și posibilitatea
de utilizare a performan țelor de vitez ă și accelera ție, reprezentând realizarea modific ării vitezei în
timp scurt.
În timpul frân ării o parte din energia cinetic ă acumulat ă de autovehicul se transform ă în
energie termic ă prin frecarea în frâne, iar o parte se consum ă pentru învingerea rezisten ței la rulare
și a rezisten ței aerului.
Datorită acțiunii frânelor, ia na ștere un moment de frânare M f (la roți, arbori planetari sau în
transmisie), care se opune rotirii ro ții și de asemenea ia na ștere reacțiunea tangen țială a solului.
ϕ⋅≤=>
⎪⎭⎪⎬⎫
ϕ⋅==
FF
F FFF
ZRM
Z FFRM
max
FF – forța de frânare.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
55
T. A. S. P. Depășirea acestei valori produce deraparea.
În același timp asupra autovehiculelor ac ționează și forțele de iner ție și cele de rezisten ță:
0 FFFFFa F f j =±−−−δ .
Aprecierea și compararea capacit ății de frânare la autovehicul se realizeaz ă cu ajutorul
spațiului de frânare minim și a decelera ției maxime în func ție de vitez ă. Deci parametrii capacit ății
de frânare sunt:
• Spațiul de frânare : parametrul intuitiv care reflect ă corelația dintre calit ățile
de frânare și securitatea circula ției.
()f g6,32v vS22
22
1
f+ϕ⋅⋅⋅−= ,
ϕ⋅⋅⋅=g6,32vS22
1
f ,
ϕ⋅=gvt1
f .
• Spațiul de oprire : ține seama și de timpul de reac ție al conduc ătorului și de
construcția sistemului de frânare.
()ϕ⋅⋅⋅+++=g6,32vttt6,3vS22
1
2 1 r1
opr ,
• Decelerația maxim ă:
5,6…6 Jf= m/s2 – la autoturisme,
6 Jf= m/s2 – la autocamioane,
4 Jf= m/s2 – la tractoare,
5,3…3Jf= m/s2 – pentru frânele de siguran ță.
În figura este reprezentat ă grafic varia ția spațiului de frânare în func ție de viteza de
deplasare pentru diferite condi ții de aderen ță.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
56
T. A. S. P. 34. Influen ța conduc ătorului și a unor caracteristici constructive asupra
procesului de frânare
()ϕ⋅⋅⋅+++=g6,32vttt6,3vS22
1
2 1 r1
opr ,
tr – timp de reac ție al conduc ătorului, din momentul sesiz ării necesit ății de frânare pân ă la începerea
cursei utile a pedalei de frân ă (este influen țat de vârst ă, oboseală etc.)
tr ≈ 0,45…1,0 s
t1 – timpul din momentul începerii cursei pedalei de frân ă până la atingerea valorii nominale a for ței
pe pedala de frân ă (până la începerea ac țiunii de frânare, fiind influen țat de timpul sistemului de
frânare, jocuri etc.),
t1 ≈ 0,2…0,5 s
t2 – întârzierea din momentul începerii ac țiunii de frânare (dezvoltarea for ței de frânare) pân ă la
atingerea valorii sale constante (nominale).
t2 ≈ 0,1 s – la sistemele hidraulice,
t2 ≈ 1 s – la sistemele pneumatice,
ti – timpul de intrare în ac țiune a frânei,
2 1 i ttt+= .
to – timpul de întârziere,
2 1 r i r o tttttt ++=+=
ta – timpul scurs de la eliberarea pedalei de frân ă până la dispari ția momentului de frânare,
ta ≤ 0,1 s – la sistemele hidraulice,
ta ≈ 1,5…2,0 s – la sistemele pneumatice,
()2 1 r1
o 1 s ttt6,3vtv S ++=⋅= – spațiul suplimentar,
ϕ⋅⋅⋅=g6,32vS22
1
f – spațiul de frânare.
=> Urmele r ămase pe șosea corespund numai spa țiului de frânare S f.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
57
T. A. S. P. 35. Forța specific ă de frânare
Forța specific ă de frânare:
GFp
F=γ ,
Fp – suma for țelor de frânare la toate ro țile frânate,
GGp
Fmax⋅ϕ=γ ,
Gp – suma sarcinilor pe ro țile frânate (sarcina dinamic ă pe roțile frânate),
α⋅= cosG Gp
α – înclinarea c ăii de rulare,
α⋅ϕ=γ cos
maxF .
Se define ște coeficient de repartizare dinamic ă a masei pe ro țile frânate ρF ca raportul dintre
sarcina dinamic ă din timpul frân ării și sarcina static ă.
Ö Pentru puntea fa ță a unui autovehicul cu dou ă punți:
bGhF hF hF M M
bsinh cosb
AdimA t t a a g i f F g
stA⋅⋅−⋅−⋅+++α⋅−α⋅==ρ
Pentru α = 0, F a=0 și fără forță la cârlig (F t=0) =>
bGhF M M1g i f F
A⋅⋅+++=ρ .
Ö Pentru puntea spate:
bGhF M M1g i f F
B⋅⋅++−=ρ ,
1A>ρ=> și 1B<ρ ,
LbA
FA⋅ρ⋅ϕ=γ=> ; LbB
FB⋅ρ⋅ϕ=γ .
Ö La frânarea cu ro țile din spate for ța specific ă de frânare este mult mai mic ă decât în
cazul frân ării numai cu ro țile din față.
36. Stabilitatea la frânare
La depășirea limitei de aderen ță în timpul frân ării, prin m ărirea excesiv ă a forței periferice
Fp, datorită MF, o forță transversal ă oricât de mic ă provoacă alunecarea lateral ă a roții.
Stabilitatea la frânare reprezint ă capacitatea unui autovehicul de a se men ține în timpul
frânării pe traiectoria ini țială de mers.
36.1. Caz 1. Blocarea ro ților spate
La blocarea ro ților spate se anuleaz ă capacitatea de ghidare lateral ă a acestora, r ămânând cu
ghidare lateral ă numai fa ța.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
58
T. A. S. P.
Dacă:
• Forțele de frânare pe ro țile față sunt neegale,
• G nu este plasat pe axa de simetrie,
• Există o înclinare a drumului,
Ö apare deraparea spatelui autovehiculului.
Pe măsură ce se produce deraparea momentul de rotire cre ște și se poate ajunge la rotirea
autovehiculelor cu 180o.
36.2. Caz 2. Blocarea ro ților față
În cazul aloc ării roților din fa ță: Fi și Fp dau naștere la un echilibru stabil care nu produce
deraparea decât în limite reduse.
Din punctul de vedere al stabilit ății la frânare, frânele ro ților față trebuie dimensionate
pentru momente de frânare mai mari decât pe spate.
Necesitatea utiliz ării la puntea spate a unor dispozitive pentru limitarea M F, în funcție de
sarcina dinamic ă pe puntea spate sau în func ție de viteza (unghiular ă) de rotație a roților.
37. Studiul mecanismelor și servomecanismelor de direc ție
37.1. Rolul sistemelor de direc ție
Sistemul de direc ție asigură maniabilitatea autovehiculului, adic ă capacitatea acestuia de a se
deplasa în direc ția comandat ă de conduc ător, respectiv de a executa virajele dorite și de a men ține
mersul rectiliniu atunci când virajele nu sunt necesare.
37.2. Cerințe impuse sistemelor de direc ție
• Să asigure stabilitatea autovehiculului (revenirea la mersul în linie dreapt ă),
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
59
T. A. S. P. • Să asigure manevrarea u șoară a volanului (60…180 N),
• Să împiedice transmiterea șocurilor de la ro ți la volan,
• Să necesite acela și număr de rotații ale volanului pentru aceea și rază de viraj la
stânga sau la dreapta,
• Să aibă un randament cât mai ridicat.
37.3. Metode de virare
• Modificarea pozi ției roților de direc ție în raport cu axa longitudinal ă a
autovehiculului (bracarea ro ților), față sau spate,
• Rotirea relativ ă a semiramelor autovehiculului,
• Modificarea pozi ției roților de direc ție și frânarea concomitent ă a roții motoare spate
din partea interioar ă virajului.
• Modificarea tura ției și momentului de torsiune transmise ro ților motoare.
37.4. Construc ția sistemelor de direc ție
• Mecanismul de direc ție (comanda direc ției) transmite mi șcarea de la volan la axul
levierului de direc ție, și este compus din urm ătoarele elemenete:
o Volan (butuc, spi țe, coroan ă – armătură de oțel
acoperită cu ebonit ă sau materiale plastice),
Φ=250…450 mm – la autoturisme,
Φ=450…550 mm – la autocamioane și
autobuze,
o Ax volan,
se înclină cu 25…75o față de vertical ă,
este dintr-una sau mai multe buc ăți,
se execută deformabil sau telescopic,
o Mecanismul de direc ție propriu-zis (caseta de direc ție),
o Axul levierului de direc ție,
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
60
T. A. S. P. • Transmisia direc ției este sistemul de transmitere a mi șcării de la levierul de direc ție
la fuzetele ro ții, și este compus din urm ătoarele elemenete:
o Levierul de direc ție,
o Bara longitudinal ă,
o Levierul fuzetei,
o Pârghiile fuzetelor,
o Bara transversal ă sau de conexiune (dac ă e cazul),
o Fuzeta roții.
37.5. Condiții impuse mecanismului de direc ție
• Să fie reversibile, adic ă să nu împiedice redresarea ro ții sub acțiunea momentului de
stabilizare,
• Să nu permit ă transmiterea șocurilor la volan.
37.6. Clasificarea mecanismelor de direc ție
• Cu roți dințate cilindrice sau conice (se utilizeaz ă rar),
• Cu șurub-melc,
• Cu șurub, piuli ță și bile recirculante ( η=0,85),
• Cu șurub și manivelă,
• Cu pinion și cremalier ă.
37.7. Servomecanisme de direc ție
• Rolul servomecanismelor de direc ție:
o Ușurează manevrarea volanului,
o Amortizeaz ă șocurile transmise la ro ți,
• Construc ția servomecanismelor de direc ție:
o Pompă hidraulic ă – acționată de motorul autovehiculului,
o Distribuitor hidraulic comandat prin rotirea volanului,
o Motor hidrostatic de ac ționare a mecanismului de transmitere a mi șcării.
• Cerințe impuse servomecanismelor de direc ție:
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
61
T. A. S. P. o Să intre în func țiune și să iasă doar când e comandat,
o Inerția sistemului s ă fie mică, adică să răspundă prompt comenzilor,
o Să asigure o coresponden ță între viteza de rotire a volanului și cea de frecare
a roților de direc ție,
o La defectarea servomecanismului s ă fie asigurat ă funcționarea mecanic ă a
direcției.
• Clasificarea servomecanismelor de direc ție:
o După modul leg ăturii elementelor de reglare:
o După locul de amplasare a distribuitorului hidraulic (DH) și a motorului
hidrostatic (MH):
Servodirec ții hidromecanice, la care atât DH cât și MH sunt montate
pe bara longitudinal ă,
Servodirec ții hidromecanice, la care DH e montat monobloc cu caseta
de direcție, iar MH la fuzet ă,
Servodirec ții hidromecanice, la care DH e montat pe bara
longitudinal ă MH e montat pe bara transversal ă,
Servodirec ții hidromecanice, la care atât DH cât și MH sunt montate
monobloc cu caseta de direc ție.
37.8. Penele sistemului de direc ție
• Volanul are joc mare:
Joc mare în caset ă,
Slăbirea fixării levierelor pe fuzete,
Joc mare în rulmen ți,
Jocul fuzetei pe pivot,
Slăbirea fixării casetei de direc ție,
Jocuri la articula țiile barelor de direc ție.
Cum se determin ă jocul?
• Manevrarea greoaie a volanului:
Griparea pivo ților în fuzete,
Strângerea puternic ă a casetei de direc ție,
Torsionarea axului volanului,
Griparea rulmen ților.
• Ruperea articula țiilor barei de direc ție.
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
62
T. A. S. P. Index
ABS …………………………. 8
accelerație ………… 49, 53
acumulator ………………. 5
Aderența …………… 24, 43
aderență … 21, 24, 34, 37,
38, 43, 48, 54, 56
alimentare ……………….. 5
alunecarea …… 17, 43, 56
amortismentul ………… 10
animale ……………………. 6
ASR …………………………. 8
ateliere ……………………. 7
autoateliere ……………… 6
autobasculante …………. 6
autobetonier ă …………… 6
autobuze …………….. 5, 58
autocamioane … 9, 54, 58
autocamion………………. 6
autocamionet ă …………. 6
autocisterne …………….. 6
autodubă …………………. 6
autofrigorific ă …………… 6
autoizoterm ă ……………. 6
automacarale ……………. 6
automăturători …………. 6
automobil …………… 9, 11
automobile ………………. 4
autostropitori …………… 6
Autoturism……………….. 6
autoturisme …5, 7, 54, 58
autovehicul . 7, 46, 51, 53,
54, 56
autovehicule ……. 2, 4, 38
basculant ă ……………….. 7
benă ………………………… 7
berlină …………………….. 6
cablu ……………………….. 5
cabriolet ………………….. 7
Capacitatea de frânare 53
caracteristica de turație 9
caracteristica externă . 10
Caroseria …………………. 8
caroserie ………………. 6, 7
caseta de direcție . 58, 60
centrul de greutate ….. 52
Climatronic ………………. 8
coach ………………………. 6
coeficient .. 31, 34, 35, 47,
48, 56 Coeficientul de
adaptabilitate …….. 11
Coeficientul de
elasticitate …………. 10
combi ………………………. 7
combustibil …………….. 10
condiție ………………….. 44
conducător ………… 47, 57
containere ………………… 6
corhănit …………………… 5
cremalier ă ………………. 59
cupeu ………………………. 7
curbă …………….. 3, 47, 49
curbe ………………… 10, 24
cutie de viteze …………. 11
Decelerația maximă …. 54
defrișări ……………………. 4
deraparea …………. 54, 57
Deraparea ………………. 43
dinamic ……………………. 9
direcție … 3, 8, 10, 14, 16,
21, 32, 34, 43, 44, 45,
57, 58, 59, 60
dreaptă 3, 24, 29, 31, 41,
43, 44, 50, 51, 52, 57
durabilitatea …………… 10
electrică ……………….. 5, 6
ESP ………………………….. 8
forța .. 5, 9, 13, 16, 20, 21,
24, 25, 28, 30, 31, 32,
33, 34, 37, 52, 53, 56
forță centrifugă ……….. 50
furgon ……………………… 6
Fuzeta ……………………. 59
greutate . 4, 8, 11, 35, 36,
37, 40, 43, 49, 50, 52
hidrodinamic ă ……….. 5, 6
hidrostatic ă …………… 5, 6
hiperbolă ………………… 11
îmbunătățiri funciare …. 4
încărcat ………………… 4, 5
Instalații de confort …… 8
irigații ………………………. 4
laboratoare ………………. 7
levierul de direcție …… 59
limuzină …………………… 7
maniabilitatea ……. 34, 57
Maniabilitatea …………. 47
manivelă ………………… 59 mașinii agricole .. 2, 4, 33,
37
mecanică …………. 5, 6, 60
Mecanisme de lucru ….. 8
microbuze ………………… 5
microturisme …………….. 7
motocultoare ……………. 5
motor . 2, 5, 8, 10, 11, 12,
13, 16, 17, 19, 21, 23,
25, 27, 33, 36, 41, 49
motor termic …………….. 5
Motorul cu abur ………. 11
motrice ………………….. 49
osie ………………………….. 7
Panta ……………………….. 9
pantă …………… 31, 39, 43
pinion …………………….. 59
piuliță …………………….. 59
platformă ……………… 7, 8
player ………………………. 8
polul virajului ………. 9, 44
pompieri …………………… 6
presiunea specifică . 9, 47
randament ………… 11, 58
rază de viraj …………….. 58
Remorca ……………….. 2, 7
remorcă ……………………. 7
rezistență . 2, 3, 9, 21, 22,
26, 29, 31, 32, 33, 35,
37, 46, 47, 48, 49, 54
roadster …………………… 7
roată5, 12, 13, 16, 17, 18,
21, 22, 26, 27, 33, 34,
48, 49
roată de direcție ………… 5
roți … 2, 3, 4, 5, 9, 13, 16,
18, 31, 36, 37, 38, 40,
41, 42, 44, 51, 53, 58,
59
roți dințate ……………… 59
roți motoare …….. 5, 9, 16
roțile directoare ……… 49
sanitare ……………………. 6
sarcina .. 9, 13, 17, 20, 21,
25, 26, 27, 37, 47, 48,
56, 57
șasiuri ………………………. 4
sedan ……………………….. 7
semiremorc ă …………….. 7
semișenile ………………… 5 șenilă ………………… 37, 47
șenile .. 2, 3, 4, 5, 8, 9, 13,
31, 37, 42, 45, 46, 47
șenile ușoare ……………. 5
Servodirec ție ……………. 8
sistemele hidraulice … 55
sistemele pneumatice 55
Sistemul de direcție …. 57
Sistemul de rulare …….. 8
șosea …………………….. 55
spațiul ……………….. 17, 55
Spațiul de frânare ……. 54
Spațiul de oprire ……… 54
spider ……………………… 7
stabilitatea ………… 38, 57
Stabilitatea … 2, 3, 10, 38,
39, 40, 41, 43, 47, 50,
56
stivuit ……………………… 5
șurub …………………….. 59
suspensie ……….. 5, 42, 43
Tecușan …………………. 44
telescopic ………………. 58
terasament ………………. 4
timpul . 15, 16, 18, 23, 24,
36, 38, 41, 49, 53, 54,
55, 56
torsiune …………………. 58
tracțiune … 2, 5, 9, 10, 11,
13, 16, 21, 22, 23, 24,
33, 34, 37, 38, 41
tractoare …. 2, 4, 5, 8, 10,
11, 29, 33, 36, 38, 54
tractor ………………. 11, 31
translație ….. 8, 13, 32, 46
Transmisia ……… 8, 12, 59
transmisia
autovehiculului ….. 11
transmisie …… 5, 6, 32, 53
transport …………… 4, 5, 7
transporturi grele ……… 7
Turbinele cu gaze ……. 11
unghiuri …………….. 44, 51
viraj ……. 9, 41, 44, 45, 48
virare ….. 3, 44, 46, 47, 58
viteza …. 9, 19, 21, 23, 27,
34, 35, 41, 43, 46, 53,
54, 57, 60
volan …………………. 58, 59
UNIVERSITATEA TEHNICA
FACULTATEA DE M ECAN I CA
CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE SS
63
T. A. S. P. Bibliografie
1. Caragiugiuc Gr., s.a., „Îndrumator practic pentru conducerea si exploatarea tractoarelor”,
Editura Ceres, Bucuresti, 1985.
2. Caraciugiuc Gr., N.Patrascu, „Tractoare”, Editura Ceres, Bucuresti, 1980.
3. Frățilă Gh., Frățilă M., Samoil ă St., „Automobile”, Editura Didactic ă și Pedagogic ă, R.A.,
Bucuresti, 1997.
4. Frățilă Gh., „Calculul și construc ția autovehiculelor”, Ed. Didactic ă și Pedagogic ă,
București, 1977.
5. Fratila Gh., „Sistemele de frânare ale autovehiculelor” , Ed. Tehnica, Bucuresti, 1982.
6. Linde Cr., Neagu C., „Constructia tractoarelo r U-650M”, Institutul Politehnic Iasi,1981.
7. Mihaitoiu J., Caraciugiuc Gr., „Exploatarea ra țională a tractoarelor”, Editura Agro-Silvica,
Bucuresti, 1965.
8. Nițescu Gh., „Mecanica tractoarelor”, p. 190.
9. Roșca R., „Autovehicule rutiere și tractoare, vol.1”, Ed. Cutia Pandorei, Vaslui, 2002.
10. Roșca R., ș.a., „Autovehicule rutiere și tractoare, vol.2”, Ed. Politehnium, Ia și, 2004.
11. Untaru M., s.a., „Calculul și construc ția automobilelor” , Ed. Didactica si Pedagogica,
Bucuresti, 1982.
12. Untaru M., ș.a., „Dinamica autovehiculelor pe ro ți” Ed. Tehnic ă, București, 1981.
13. Tecușan N., Nițescu Gh., „Tractoare și automobile”, E.D.P. Bucuresti 1977.
14. Toma Drago ș, s.a., „Tractoare agricole”, Editura Didactic ă și Pedagogic ă,Bucuresti,1978.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Prof. dr. ing. N. Burnete Drd. ing. D. B ăldean UNIVERSITATEA TEHNICA FACULTATEA DE M ECAN I CA CATEDRA DE AUTOVEHIC ULE RUTIERE I MA INI AGRIC OLE… [627894] (ID: 627894)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.