Proiectare un nou tip de autovehicul - studiul solutiilor similare si al tendintelor de dezvoltare

PROIECTARE UN NOU TIP DE AUTOVEHICUL - STUDIUL SOLUTIILOR SIMILARE SI AL TENDINTELOR DE DEZVOLTARE

1.1.        Studiul solutii similare

Pentru abordarea proiectarii unui nou tip de autovehicul, tinand seama de datele impuse prin tema, care precizeaza anumite particularitati legate de destinatia si performantele acestuia, este nevoie, intr-o prima etapa, sa se caute solutii constructive, deja existente, avand caracteristici asemanatoare cu cele ale autovehiculului cerut. Literatura de specialitate cuprinde, pentru fiecare categorie de autovehicule, informatii legate de organizarea generala, de modul de dispunere a echipamentului de tractiune, de parametrii constructivi si de capacitatea de incarcare, de organizarea transmisiei, tipul sistemelor de directie, franare, suspensie, etc.

Analizand toate aceste informatii si avand in vedere tendintele de dezvoltare pentru fiecare categorie de autovehicul, se pot stabili printr-o metoda de studiu comparativa, ca punct de plecare de la datele initiale din tema de proiectare, caracteristici constructive si de utilizare necesare calculului de predimensionare, cum ar fi: organizarea generala, amenajarea interioara, dimensiunile geometrice, greutatea autovehiculului si repartizarea sa pe punti, alegerea pneurilor, etc.

Pentru exemplificare, in tabelul 1.1. se prezinta, pentru segmentul autoturismelor cu 6 locuri si viteza maxima V_max=185 km/h, principalii parametrii constructivi si ai performantelor pentru un numar de 4 autoturisme.

In privinta dimensiunilor principale, in figurile 1.1….1.5 se prezinta, pentru fiecare dimensiune, denumita criteriu de analiza, analize comparative.

Pentru fiecare criteriu s-a determinat cate o valoare medie care, va fi folosita ca referinta pentru reprezentarea autovehiculului ce urmeaza a fi proiectat. De retinut ca in vederea omogenizarii segmentului autoturismelor de referinta in analiza comparativa efectuata se exclud, dupa caz, modelele care depasesc in mod valoare medie a criteriului, dupa care se reface valoarea medie a criteriului.

Marimea ampatamentului (fig.1.2) este orientata spre valoarea aleasa ca medie cu mici abateri de la aceasta pentru fiecare model in parte (Valoarea medie: 2572 mm).

Lungimea (fig.1.5) se prezinta de asemenea ca o dimenisiune compacta datorata asemanarii solutiilor de organizare

Latimea (fig.1.6.)

Inaltimea (figura 1.7) acestor autovehicule este apropiata ca valoare pentru toate modele mentionate datorita clasei din care fac parte..

Ecartamentul (fig.1.3.)

In continuare, pe baza datelor din tabelul 1.1, in figurile 1.6….1.10, s-a extins studiul de analiza comparativa pentru o serie de criterii definite cu ajutorul performantelor energetice ale motoarelor, a performantei dinamice de viteza maxima si ale performantelor consumului de combustibil.

In figura 1.6. este prezentat ca marime de interes raportul  dintre puterea maxima dezvoltata de motorul autovehiculului, (P_max) si masa autovehiculului, (m_a). Acest parmetru are semnificatia unui indice de „motorizare”. Valoarea medie a acestui parametru este de 0,0467 [kW/kg], imbunatatirea performantei de motorizare facandu-se la cresterea valorii acestui parametru.

Figura 1.7. prezinta ca indice de performanta raportul dintre consumul mediu de combustibil, () si puterea maxima a motorului, (P_max), raport notat . Acest parametru, care reflecta cantitatea de combustibil, exprimata in litri, consumata pentru producerea unei puteri unitare pe un spatiu de 100 km scoate in evidenta performantele motoarelor utilizate. Fata de valoarea medie a autoturismelor din esantionul analizat, de 0,1032 litri combustibil pentru producerea unei puteri de 1 kW in timpul parcurgerii unui spatiu de 100 km, cresterea performantei se exprima prin reducerea valorii.

O alta marime folosita este prezentata in figura 1.8. Raportul , dintre viteza maxima pe care o atinge autovehiculul, (V_max), si masa autovehiculului, (m_a), da indicii asupra performantelor dinamice de viteza maxima ale autoturismelor similare, aratand cu ce viteza este propulsat fiecare kilogram din masa autoturismului. Fata de valoarea medie a acestui parametru pentru autoturismele din esantionul analizat, de 0,1122, cresterea performantei se exprima prin cresterea valorii parametrului.

Un alt parametru de interes, reprezentat in figura 1.11, este raportul dintre consmul mediu de combustibil  [litri/100km] si masa autovehiculului, m_a [kg]. Acest parametru, cu semnificatia unui indice de performanta al constructiei automobilului evalueaza economicitatea functionarii autovehiculului. Valoarea medie a acestui parametru, corespunzatoare esantionului analizat, este de 0,0048 litri combustibil pentru deplasarea pe un spatiu de 100 km a fiecarui kilogram din masa autovehiculului. Sporirea performantei consumului de combustibil pentru transportul masei se obtine prin reducerea marimii acestui parametru.

In figura 1.10. se prezinta un parametru de analiza comparativa ce exprima influenta nivelului de motorizare asupra performantei dinamice de viteza maxima (V_max/P_max). Parametrul reprezinta un criteriu de perfectiune al constructiei de autovehicule prin exprimarea vitezei imprimate de fiecare unitate de putere dezvoltata de motor. Fata de valoarea medie a acestui parametru pentru autoturismele din esantionul analizat, de 2,4052 cresterea performantei se exprima prin cresterea valorii parametrului.

Tabelul1.1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9 1.10

1.11

1.2. Tendinte de dezvoltare

Pentru alegerea sau determinarea parametrilor initiali care intervin in calcul este necesar, pe langa studiul solutiilor constructive asemanatoare, deja existente in lume, sa se faca si o cercetare a tendintelor de dezvoltare specifice categoriei de autovehicule studiate.

Directiile de dezvoltare au in vedere sa sublinieze orientarea generala in ceea ce priveste modul de organizare a familiei de autovehicule studiate, modul de dispunere a motorului, organizarea si tipul transmisiei, constructia sistemelor si a instalatiilor auxiliare, amenajarea interioara, etc

1.2.3. Tendinte de dezvoltare a autocamionetelor

Autocamionetele sunt autovehicule destinate transportului de bunuri, transportand sarcini utile mai mari de 1000 daN. Ca si in cazul autocamioanelor, in constructia autocamionetelor actuale se urmareste cresterea eficientei economice a transportului de marfuri, marirea vitezei de transport, in conditiile cresterii sigurantei de deplasare in traficul rutier. Astfel, se cauta cresterea masei utile transportate raportata la masa proprie a autocamionului prin construirea structurii de rezistenta din oteluri inalt aliate, mai usoare si mai rezistente. Se folosesc tot mai multe camioane cu semiremorci sau remorci. Creste volumul marfurilor ce pot fi transportate prin coborarea accentuata a platformei semiremorcilor. Se foloseste mai rational spatiul destinat transportului marfurilor prin amplasarea motorului sub cabina, intre punti. Se tinde catre generalizarea echiparii autocamioanelor cu motoare cu aprindere prin comprimare.

Se extind preocuparile pentru imbunatatirea conditiilor de lucru ale conducatorului autocamionului prin asigurarea unui microclimat optim, pentru conducerea in siguranta, pe distante mari. Panoul de bord este proiectat ergonomic, toate aparatele electronice fiind amplasate in centrul campului vizual, astfel incat ele sa poata fi urmarite fara a se abate atentia conducatorului de la calea de rulare. Comenzile principale (semnalizare, claxon, stergatoare de parbriz, etc.) sunt amplasate in jurul coloanei volanului, fiind usor accesibile. Celelalte comenzi sunt amplasate in imediata apropiere si sunt usor manevrabile.

O atentie deosebita se acorda masurilor pentru protectia conducatorului. Cabinele autocamioanelor moderne realizeaza un mediu ambiental cat mai placut si cat mai ergonomic. Deoarece cabina constituie locul de munca al conducatorului autocamionului, ea trebuie sa asigure un interior placut, un confort optim, iar amplasarea comenzilor sa fie cat mai rationala. De asemenea, cabina trebuie sa fie spatioasa, sa asigure o insonorizare perfecta si cat mai multe facilitati de depozitare sau repaus pentru conducator.                 

Pozitia acestuia la postul de conducere poate fi reglata, pentru toate formele si dimensiunile, prin folosirea volanului reglabil, prin reglarea scaunului pe trei directii. Scaunul soferului are suspensia pneumatica. S-au introdus geamurile cu actionare electrica, oglinzile exterioare incalzite, instalatiile de aer conditionat.

Se generalizeaza ambreiajele mecanice cu arc central tip diafragma trasa ca si comanda hidraulica a ambreiajului.

In prezent autocamioanele se realizeaza in numeroase combinatii, modele si versiuni, avand diferite motoare, transmisii si suspensii, care satisfac toate cerintele de transport. Motorizarea gamei de autocamioane EuroCargo, de exemplu, se bazeaza pe experienta acumulata la fabricarea a milioane de motoare si parcurgerea multor milioane de kilometri in diverse conditii de drum si mediu. Pentru cresterea performantelor, reducerea consumului si a emisiilor poluante motoarele beneficiaza de pistoane si camere de ardere cu geometrie si structura optimizate, de pompe de injectie rotative, de injectoare cu 5 duze pentru o mai buna pulverizare a combustibilului, de instalatii de supraalimentare. Toate motoarele EuroCargo sunt proiectate ca sa poata fi diagnosticate computerizat, in scopul identificarii oricarei defectiuni, remedierii acesteia si reducerii timpului de imobilizare al autocamionului.

Autocamioanele actuale cunosc o larga diversificare functionala in functie de destinatie. Se practica tot mai mult folosirea unui sasiu si a unui motor de baza care serveste pentru crearea unei familii intregi de autocamioane, care pot avea:

a)     acelasi motor si acelasi sasiu cu echipamente diferite pentru destinatii diferite;

b)     acelasi sasiu si motoare diferite;

c)     acelasi motor si sasiuri diferite.

Se diversifica gama camioanelor destinate pentru servicii speciale, avand instalatii destinate altor operatii decat cele de transport si anume: autocisterne, autosanitare, autofrigorifice, autoizoterme, autobasculante, etc.  

Se modernizeaza continuu sistemele de semnalizare, avarie si control montate la postul de conducere, cu afisare numerica sau grafica.

Gama larga de trepte de viteze, 6,9,12 sau 16 trepte, asigura transmisiei un randament maxim si o corelare optima intre cuplul motor si rezistentele la inaintare. In cazul autocamioanelor destinate cu preponderenta transportului urban se utilizeaza cutii de viteze automate Allison, cu 6 trepte de viteze. Se extinde sincronizarea cutiilor de viteze mecanice, dublandu-se numarul treptelor de viteza, prin montarea unui reductor mecanic planetar, in doua trepte, pe arborele secundar al cutiei de viteze. Un exemplu concludent de cutie de viteze automata cu comanda electronica folosita la autocamioane destinate transportului pe distante mari este transmisia EuroTronic, la care conducatorul actioneaza asupra unui levier , in mod asemanator cum ar actiona asupra unui joystick, comenzile propriu-zise fiind selectate si controlate electronic.

In cazul existentei a doua sau mai multe punti motoare, se generalizeaza montarea diferentialelor interaxiale blocabile, eliminand nedoritul fenomen al circulatiei de puteri parazite. Puntile motoare prezinta dimensiuni de gabarit mult mai reduse prin folosirea reductoarelor de tip mecanism - diferential sau transmisie finala, montate in butucul rotii, respectiv langa butucul rotii. Diferentialul din puntea motoare poate fi autoblocant, iar rotile se monteaza pe rulmenti, care nu mai necesita reglaje periodice si care au asigurata ungerea cu ulei. Extinderea posibilitatilor de folosire a autocamioanelor in diverse domenii de activitate a impus aparitia prizelor de putere, care servesc pentru antrenarea si punerea in functiune a unor instalatii speciale cum sunt cele specifice autobasculantelor, autocisternelor, automacaralelor, autogunoierelor, autobetonierelor, etc.

Sistemul de franare pneumo-hidraulic se generalizeaza impreuna cu franele disc ventilate, al caror procent de utilizare creste, in defavoarea franelor cu tambur. Sistemul ABS se generalizeaza la toata gama de autocamioane ca si frana de incetinire, care are rolul sa protejeze sistemul principal de franare

Suspensia se asigura in diferite variante, in functie de destinatia autocamionului. Se intalnesc suspensii cu arcuri parabolice in foi dar si combinatii dintre acestea si suspensiile pneumatice sau numai suspensii pneumatice. Se intalnesc tot mai multe autocamioane cu suspensie pneumatica cu control electronic al functionarii acesteia. Sistemul electronic ofera posibilitatea transferului de sarcina intre punti, in functie de regimul de deplasare, ceea ce asigura un nivel constant al podelei caroseriei, indiferent de starea de incarcare a autocamionului.

Pentru a se imbunatati manevrabilitatea camioanelor s-a marit unghiul de bracare a rotilor directoare fata, la valori de 50-52 grade, iar sistemele de directie cu servomecanisme s-au generalizat, devenind obligatorii.

Date fiind dimensiunile de gabarit al autocamioanelor si vitezele ridicate de transport, s-au generalizat masurile constructive luate pentru realizarea unor forme aerodinamice cat mai bune, prin montarea de spoilere, carene, deflectoare.