Dinamica autovehiculelor pe roti. Aplicatii numerice. Editia a II-a, revizuita si adaugita

PREFATA LA EDITIA a II-a

Necesitatea publicarii celei de a doua editii a acestei carti, la un timp relativ scurt dupa aparitia celei dintai, a fost nu numai consecinta epuizarii primului tiraj, ci si dorinta autorilor de a aduce unele imbunatatiri acestei lucrari.

Astfel, au fost operate cateva mici interventii menite sa faca mai clare ideile expuse.

Din dorinta de a prezenta intr-o masura mai larga modalitatea de utilizare a unor instrumente de calcul moderne, in aceasta a doua editie a lucrarii, au fost prezentate mai multe rezolvari ale aplicatiilor prin utilizarea modulului Simulink din mediul de programare Matlab.

Au fost descrise in primul rand principalele etape ale algoritmului de rezolvare a unei probleme utilizand modulul Simulink din Matlab. Apoi, pentru o serie de aplicatii, au fost prezentate fisierele de tip model cu arhitectura de rezolvare a cerintelor si fisierele de tip script cu datele numerice ale parametrilor de intrare. Sunt prezentate, de asemenea, si continuturi ale subsistemelor utilizate in modelare. Intr-o ultima etapa, dupa rularea fisierului tip model, se afiseaza valorile parametrilor de iesire.

Se constata ca rezultatele obtinute prin simularea cu modulul Simulink sunt aceleasi cu acelea ce se obtin prin metoda „clasica”, principalul avantaj al celei dintai constand in flexibilitatea pe care o ofera in privinta modificariiparametrilor de intrare si posibilitatii observarii rapide a consecintelor acestor modificari asupra rezultatelor, facilitand astfel studiul proceselor analizate si optimizarea lor.

Autorii, Bucuresti, 18 aprilie 2024

CUVANT INAINTE

Ultimele decenii sunt caracterizate de o intensa preocupare a echiparii autovehiculelor rutiere cu sisteme automate de gestionare a comportarii dinamice a acestora in vederea ridicarii nivelului sigurantei active si pasive si cresterii performantelor dinamice; solutii devenite clasice sunt ESP (Electronic Stability Program), ABS (Antilock-Braking System), sistemele de repartizare variabila a cuplului intre puntile automobilului in cazul tractiunii integrale in functie de conditiile de aderenta etc.

Dezvoltarea acestor sisteme a impus extinderea si aprofundarea studiilor de dinamica a autovehiculelor fapt ce a condus la conceperea si lansarea pe piata a unor sisteme de programe de calcul, care sa poata modela si simula comportarea autovehiculelor rutiere in diferite situatii, modele utile in activitatea de proiectare-dezvoltare, precum si in analiza accidentelor rutiere. Complexitatea acestor pachete de programe ofera avantajul rapiditatii in obtinerea rezultatelor si al preciziei acestora dar, adesea, nu permite intelegerea in profunzime a intimitatii fenomenelor studiate si, in plus, achizitia lor necesita si un efort financiar.

Principalul scop al prezentei lucrari este, pe langa prezentarea de algoritmi de rezolvare a unor probleme de dinamica a autovehiculelor, acela de a ajuta cititorii sa inteleaga fenomenele care guverneaza comportarea autovehiculelor in diferite situatii si sa poata evalua calitativ si cantitativ influentele diferitilor factori asupra derularii fenomenelor respective.

In rezolvarea aplicatiilor sunt utilizate mijloace de calcul accesibile, instrumente de lucru uzuale, ca de exemplu Microsoft Office Excel. Cu titlu de exemplu, la unele aplicatii, pe langa rezolvarea cu aceste mijloace, au fost prezentate si modalitatile de rezolvare utilizand un instrument mai complex, modulul Simulink din mediul de programare Matlab.

Au fost analizate cazuri ce pot aparea in realitate si au fost evidentiate modalitatile prin care se poate evita producerea unor accidente si de care conducatorii de autovehicule trebuie sa tina seama.

Avand in vedere scopul lucrarii, fiecare capitol al cartii debuteaza cu o concisa prezentare a celor mai importante aspecte teoretice necesare rezolvarii aplicatiilor din capitolul respectiv. Aceste prezentari se bazeaza cu precadere pe principiile teoretice detaliate in prima referinta bibliografica din lista prezentata la sfarsitul cartii, realizata de primul autor.

Primul capitol este destinat prezentarii cititorilor a caracteristicilor dimensionale si mecanice ale pneurilor si evidentiaza influenta acestora asupra dinamicii automobilului.

In cel de al doilea capitol sunt analizate influentele de ordin calitativ si cantitativ ale diferitilor factori (viteza, caracteristici ale drumului, caracteristici constructive ale autovehiculului, caracteristici functionale ale motoarelor autovehiculelor etc.) asupra rezistentelor la inaintare si, implicit, asupra dinamicii autovehiculelor.

In al treilea capitol sunt prezentate modalitatile de determinare a reactiunilor normale ale caii de rulare asupra rotilor autovehiculelor si sunt analizate modalitatile in care aceste reactiuni influenteaza capacitatea de trecere, stabilitatea si performantele dinamice ale automobilelor.

Al patrulea capitol este destinat dinamicii tractiunii autovehiculelor pe roti si prezinta aspecte practice privind definirea conditiilor ce asigura deplasarea automobilelor, conlucrarea motorului cu transmisia, parametrii cinematici ai deplasarii si caracteristicile constructive ale drumului care afecteaza stabilitatea transversala.

In ultimul capitol sunt prezentate aspecte privind procesul de franare a automobilelor. Sunt evidentiate modalitatile in care o multitudine de factori influenteaza procesul de franare si sunt analizate situatii de trafic in care este posibila producerea unor accidente rutiere.

Autorii prezentei lucrari s-au format si dezvoltat la scoala de inginerie a autovehiculelor rutiere de la Universitatea Politehnica din Bucuresti, fondata de regretatul profesor Constantin Ghiulai, unanim recunoscut ca parinte al invatamantului superior de autovehicule din tara noastra. Se cuvine a fi evidentiata contributia de inalta tinuta stiintifica pe care profesorul Aurel P. Stoicescu a avut-o in continuarea si dezvoltarea studiilor de dinamica a autovehiculelor.

Lucrarea se adreseaza cu precadere studentilor care urmeaza cursurile domeniilor Autovehicule rutiere, Inginerie mecanica, Transporturi, Trafic si logistica, precum si inginerilor si specialistilor care au preocupari legate de dinamica autovehiculelor rutiere.

Autorii

CUPRINS

SIMBOLURI SI NOTATII 11

Capitolul 1. MECANICA ROTILOR CU PNEURI 17
1.1. ASPECTE TEORETICE 17
1.1.1. Caracteristici dimensionale ale anvelopelor 17
1.1.2. Caracteristici mecanice ale anvelopelor 19
1.1.3. Alunecarea relativa a pneului fata de cale 19
1.1.4. Simbolizarea anvelopelor 21
1.2. APLICATII NUMERICE 23

Capitolul 2. REZISTENTELE LA DEPLASAREA AUTOVEHICULELOR PE ROTI 34
2.1. ASPECTE TEORETICE 34
2.1.1. Rezistenta la rulare 34
2.1.2. Rezistenta la urcarea unei rampe 35
2.1.3. Rezistenta totala la inaintare din partea drumului 35
2.1.4. Rezistenta aerului 36
2.1.5. Rezistenta la accelerare 38
2.2. APLICATII NUMERICE 39

Capitolul 3. REACTIUNILE NORMALE ALE CAII DE RULARE ASUPRA ROTILOR AUTOVEHICULELOR 75
3.1. ASPECTE TEORETICE 75
3.1.1. Reactiunile normale in plan longitudinal 75
3.1.2. Reactiunile normale in plan transversal 79
3.1.2.1. Modificarea reactiunilor produsa de momentul de intrare in transmisia principala
79
3.1.2.2. Reactiunile in plan transversal pe cale inclinata si in viraj 82
3.2. APLICATII NUMERICE 85

Capitolul 4. DINAMICA TRACTIUNII AUTOVEHICULELOR PE ROTI 116
4.1. ASPECTE TEORETICE 116
4.1.1. Ecuatia generala a miscarii rectilinii a autovehiculelor si conditia de inaintare a acestora
116
4.1.2. Etajarea schimbatorului de viteze 117
4.1.3. Determinarea raportului de transmitere al transmisiei principale 118
4.1.4. Etajarea schimbatorului de viteze in progresie geometrica a rapoartelor de transmitere
119
4.1.5. Caracteristica de tractiune 121
4.1.6. Caracteristica acceleratiilor 122
4.2. APLICATII NUMERICE 125

Capitolul 5. DINAMICA FRANARII AUTOVEHICULELOR PE ROTI 153
5.1. ASPECTE TEORETICE 153
5.1.1. Fortele care actioneaza asupra autovehiculului in timpul franarii 153
5.1.2. Determinarea analitica a deceleratiei maxime 154
5.1.3. Spatiul minim de franare 155
5.1.4. Timpul minim in cazul franarii la limita de aderenta 156
5.1.5. Diagrama de franare 156
5.2. APLICATII NUMERICE 158

Bibliografie 223