Prenos snage / momenta na pogonski to čak - FTN NS · FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila...

FTN Novi Sad

Katedra za motore i vozila

Teorija kretanja drumskih vozila

Vučno-dinamičke performanse vozila

Prenos snage / momenta na pogonski točak

TRANSMISIJA

P , M n

Transmisija ⇒ • transformacija M i n pri prenosu od motora do točka (iTR)• energetski gubici (ηTR < 1)

PMOT, MMOT, nMOT PT, MT, nTiTR, ηTR

NE BRKATI iTR I ηηηηTR !!

Prenos snage i transformacija njenih parametara – ZADATAK TRANSMISIJEGubici snage pri prenosu – NEŽELJENA NEMINOVNOST

parametri snage parametri snage

FTN Novi Sad




Prenos snage / momenta na pogonski točak

PMOT, MMOT, nMOT

TRANSMISIJA

PT, MT, nTiTR, ηTRPT, MT, nT

PT = ηTR⋅PMOT

MT⋅ωT = ηTR⋅ MMOT⋅ωMOT

MT⋅nT = ηTR⋅ MMOT⋅nMOT

( PT = FO⋅v = MT⋅ωT PMOT = MMOT⋅ωMOT )

iTR, ηTR

TRT

MOT in

n= MT = MMOT ⋅ iTR ⋅ ηTR

ω = π⋅n/30

iTR ⇒TRANSFORMACIJA PARAMETARA SNAGE

FTN Novi Sad




M

m+GP

M

m

M

m

GP

Stepen korisnosti transmisije

Šeme transmisije - primeri

POGON NAPRED POGON NAZAD 4X4

Otpori transmisije – “unutrašnji” otpori kretanja

Transmisija = sistem mehaničkih

GP

RGP

GP

KPKP

M – motor, m – menjač, GP – glavni prenosnik, KP – kardanski prenosnik, R – razvodnik snage

mehaničkih prenosnika

FTN Novi Sad




Stepen korisnosti transmisijeGubici snage u transmisiji: opšti oblik bilansa snage mehaničkih prenosnika

OZNAČAVANJE: POZNAČAVANJE: PIZL,KORIZL,KOR →→→→→→→→ PPIZLIZL

PUL = PIZL,UK!!!

PIZL,UK = PIZL,KOR + PIZL,GUB

PIZL < PUL

PIZL = η⋅η⋅η⋅η⋅ PUL, ηηηη < 1

ZAKON ODRŽANJA ENERGIJE!

FTN Novi Sad




η =

Primer:

η = 0.95

PIZL

PUL

PIZL = PUL – PGUB

PGUB

PIZLPUL η

Otpori kulonovog trenja, viskozni otpori


PRENOSNIK

η = 0.95

PUL = 100 kW

PIZL = 95 kW

PGUB = 5 kW

Zupčanici, ležajevi, zaptivni pstenovi...

ηηηηTR = ηηηη1 · ηηηη2 · ηηηη3 ... · ηηηηn

η1 η2 ... ηn

PULPIZL

Ukupni stepen korisnosti transmisije

Stepen korisnosti sistema sačinjenog od više komponenata:

FTN Novi Sad




PRIMERI

AUDI A4 2.0 MULTITRONIC 0,87AUDI A4 3.0 QUATTRO 0,87BMW 320 D 0,90BMW 530i Automatic 0,83


IZVOR: WWW.RRI.SE

Gubici transmisije rastu, odnosno ηTR opada, kada:

• je transmisija kompleksnija (sadrži veći broj komponenata

BMW 530i Automatic 0,83BMW X5 Automatic 0,83CITROEN BERLINGO 1,8 0,93FIAT GRANDE PUNTO 1,4 0,88HONDA ACCORD (’06.) 0,93NISSAN PRIMERA 2.0 CVT 0,77PEUGEOT 307 0,90RENAULT MEGANE SPORT (’05.) 0,95GOLF V 1,6 0,91

(sadrži veći broj komponenata – npr. vozila 4x4)

• se koriste pojedinačne komponente nižeg stepena korisnosti (frikcioni i hidrodinamički prenosnici, pužni parovi itd.)

FTN Novi Sad




Stepeni korisnosti pojedinih komponenata transmisije

· menjač ηm = 0,94 – 0,98

· kardanski prenosnik: ηKP = 0,98 – 1

· glavni prenosnik: ηGP = 0,94 – 0,98

· razvodnik snage: η = 0,96 – 0,98


· razvodnik snage: ηR = 0,96 – 0,98

Ukupni sUkupni stepen korisnosti transmisije:tepen korisnosti transmisije:

ηTR = η1 η2 ... ηn

FTN Novi Sad




M

m+GP

M

m

M

m

RGP

KPKP


POGON NAPRED

POGON NAZAD

GP GP

KP

1. ηTR = ηm ηGP 2. ηTR = ηm ηGP ηKP

3. ηTR = ηm ηGP2 ηR ηKP

~ 0,93 ~ 0,9 ~ 0,87

4X4

FTN Novi Sad




Prenosni odnos transmisije

IZL

UL

nn

i = →→ PRENOSNI ODNOSPRENOSNI ODNOS

P = η⋅P ⇒ M = η⋅i⋅M

in

n ULIZL =

PIZL = η⋅PUL ⇒ MIZL = η⋅i⋅MUL

UL

IZL

IZL

UL

MM

nn

i⋅

==η

i > 1 → REDUKCIJA

i < 1 → MULTIPLIKACIJA

Veće i → “kraći” prenos

Manje i → “duži” prenosOdnosi se na broj obrtaja!

FTN Novi Sad





Veći prenosni odnos (“kraći prenos”) → veći momenti, manji brojevi obrtaja

UL

IZL

IZL

UL

MM

nn

i⋅

==η

Veći prenosni odnos (“kraći prenos”) → veći momenti, manji brojevi obrtaja

Manji prenosni odnos (“duži prenos”) → manji momenti, veći brojevi obrtaja

FTN Novi Sad





PRENOSNI ODNOS SERIJSKI VEZANIH PRENOSNIKA

MUL, nUL MIZL, nIZL

...

i1, ηηηη1

i2, ηηηη2 i3, ηηηη3ik, ηηηηk

MIZL = ηUK⋅iUK⋅MULUK

ULIZL i

nn =

iiUKUK = i= i11⋅⋅ii22⋅⋅ii33⋅⋅......⋅⋅iik k

ηηUK UK = = ηη11⋅η⋅η22⋅η⋅η33⋅⋅......⋅η⋅ηk k

PIZL = ηUK⋅PUL

FTN Novi Sad





MENJAČ

im = iI, iII, iIII, iIV, ... – ZA SVAKI STEPEN PRENOSASTEPEN PRENOSA →→→→

ODGOVARAJUĆI PRENOSNI ODNOSPRENOSNI ODNOS

FTN Novi Sad





ULAZNI ELEMENT: MOTOR (P, M, n)

IZLAZNI ELEMENT: TOČAK (PT, MT, nT)

ULAZNI I IZLAZNI ELEMENT PRI PRENOSU SNAGE KOD MOTORNIH VOZILA

ni = → UKUPNI P.O. TRANSMISIJE, PREMA DEFINICIJI!

TTR n

ni = → UKUPNI P.O. TRANSMISIJE, PREMA DEFINICIJI!

MT = ηTR⋅iTR⋅MTR

T in

n =

MT tj. PT PREDSTAVLJA SUMU SVIH MOMENATA /

SNAGA DOVEDENIH NA SVE POGONSKE TOČKOVE!

PT = ηTR⋅P

FTN Novi Sad





ODREĐIVANJE UKUPNOG PRENOSNOG ODNOSA TRANSMISIJE

Primer 1.

GLAVNI PRENOSNIKiGP, ηηηηGP

MOTORP, M, n

MENJAČim, ηηηηm

iGP, ηηηηGP

TOČAKPT, MT, nT

MT = ηTR⋅iTR⋅M

TRT i

nn =

SUMARNO!

iTR = im⋅iGP

ηTR = ηm⋅ηGPim = iI, iII, iIII,...

PT = ηTR⋅P

FTN Novi Sad





ODREĐIVANJE UKUPNOG PRENOSNOG ODNOSA TRANSMISIJE

Primer 2.

MOTORP, M, n

GLAVNI PRENOSNIK

BOČNI REDUKTORiBR, ηηηηBR

RAZVODNIKiR, ηηηηR

P, M, n

MENJAČim, ηηηηm

GLAVNI PRENOSNIKiGP, ηηηηGP

TOČAKPT, MT, nT

MT = ηTR⋅iTR⋅M

TRT i

nn =

iTR = im⋅idm⋅iR⋅iGP⋅iBR

ηTR = ηm⋅ηdm⋅ηR⋅ηGP⋅ηBR

PT = ηTR⋅P

DOPUNSKI MENJAČidm, ηηηηdm

FTN Novi Sad




Brzinska karakteristika motora

Zavisnost izlaznih parametara (Zavisnost izlaznih parametara (P, M, gP, M, ghh...) od broja obrtaja motora n....) od broja obrtaja motora n.

P = M⋅ω (W, Nm, rad/s)

30

nω

⋅=

π2π rad = 360°

Kada je: broj obrtaja motora n=n1 ⇒⇒⇒⇒

tada je: obrtni moment koji motor može da proizvede: M=M1

P = MP = M⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅n / 9554 (kW)n / 9554 (kW)

30

PP

MM

FTN Novi Sad




M

Radni režim motora – M ili P, n

NESTACIONARNO STANJE – menja se u vremenu!

Motor nema jednu vrednost za brzinu i snagu, nego se one menjaju u nekom intervalu!

Šta određuje snagu tj. moment i broj obrtaja motora?

R=R(ωωωω) – BRZINSKA KARAKTERISTIKA. OTPORA

M

ω (=π⋅n/30)

M=M(ωωωω) – BRZINSKA KAR. MOTORA

STACIONARNA RADNA TAČKA

RADNA TAČKA MOTORA

RADNA TAČKA OTPORA

FTN Novi Sad




Brzinska karakteristika motora

Spoljna karakteristika i parcijalne karakteristike

MAX (100%)

80%

50%

30%

M (Nm)

n (o/min)

v (km/h)

REGULACIJA BRZINE KRETANJA

FTN Novi Sad




dω

dtJo⋅ =ΣMi

dω

dtΣMi > 0 ⇒ > 0

MOTOR UBRZAVA

R =f (n)

R2=f2(n)

NESTABILNO STABILNO

M

Stabilnost radnog režima

dω

dtΣMi = 0 ⇒ = 0

dωdt

ΣMi < 0 ⇒ < 0

STACIONARNO STANJE

MOTOR USPORAVA

R1=f1(n)

n

Kriva M=M(n)

FTN Novi Sad




STABILNO

M

R3=f3(n)

HIPERBOLA: PωM =

Idealna pogonska karakteristika - hiperbola

P=constP=const

R1=f1(n)

R2=f2(n)

ω

FTN Novi Sad




Prenos snage na pogonske točkove

PARAMETRI SNAGEPARAMETRI SNAGE

P = P = FF⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅v v = = MM⋅ω⋅ω⋅ω⋅ω⋅ω⋅ω⋅ω⋅ω PPIZLIZL = = η⋅η⋅η⋅η⋅η⋅η⋅η⋅η⋅PPULUL

PODSETNIK:PODSETNIK:

PARAMETRI SNAGEPARAMETRI SNAGE

PRENOŠENJE SNAGE OD MOTORA SUS DO POGONSKOG TOČKAPRENOŠENJE SNAGE OD MOTORA SUS DO POGONSKOG TOČKA

→→TRANSFORMACIJA PARAMETARA, UZ GUBITKETRANSFORMACIJA PARAMETARA, UZ GUBITKE

Svrha: prilagođavanje parametara motora uslovima kretanja

FTN Novi Sad





ZA ZADATI REŽIM MOTORA (M,n)ZA ZADATI REŽIM MOTORA (M,n)

TREBA ODREDITI FTREBA ODREDITI FOO I vI v

MOTOR:

M

TOČAK:

MTRANSMISIJA

M

n

MT

nT

iTR, ηTR

MT →→→→ FO

nT →→→→ v

Zavisnost (M,n)

= Brzinska karakteristika motora

Zavisnost (FO,v)

= Vučno-brzinska karakteristika vozila

PARAMETRI REŽIMA RADA MOTORA PARAMETRI REŽIMA

KRETANJA VOZILA

FTN Novi Sad





M

MT, nTrrDDMT = ηηηηTR⋅⋅⋅⋅iTR⋅⋅⋅⋅M

nn =

PT = ηηηηTR⋅⋅⋅⋅P

TRANSFORMACIJA MOMENTA I BROJA OBRTAJA U VUČNU SILU I BRZINU

D

TO r

MF =

FO, v

PODSETNIK: Stvarna tangencijalna reakcija je RX = FO – Ff!

v = rD⋅ωTTRT i

nn =

FTN Novi Sad





D

TO r

MF =

MT, nTrrDD TRT i

nn =

v = rD⋅ωT

MT = iTR⋅M⋅ηTR

TRANSFORMACIJA MOMENTA I BROJA OBRTAJA U VUČNU SILU I BRZINU

D

FO, v30

nω T

T

⋅=

πv →→→→ km/h !

D

TRTRO r

iMF

η⋅⋅=

TR

D

inr0,377

v⋅⋅

=

FTN Novi Sad




“Preslikavanje” karakteristike sa motora na točak

M(n) FO(v)

n v

iimm = const= const

D

TRTRO r

iMF

η⋅⋅=

TR

D

inr0,377

v⋅⋅

=

VUČNO-BRZINSKA KARAKTERISTIKA

Jedina nezavisno promenljiva Jedina nezavisno promenljiva →→ n!n! (M = M(n) ⇒ FO = FO(n)!)

n ⇒⇒⇒⇒ M

⇓⇓⇓⇓ ⇓⇓⇓⇓

v FO

FTN Novi Sad




M

FO VEĆE iTR

iTR↑ ⇒ FO ↑, v ↓


M

n

v

D

TRTRO r

ηiMF

⋅⋅=

TR

D

inr0,377

v⋅⋅

=

MANJE iTR

FTN Novi Sad




1500

2000

2500

100

120

140

160

nn→→→→→→→→vvMM→→→→→→→→FFOO

Primer: i=3,42·1,38; rD=0,285m;


0

500

1000

1500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

v (km/h)F

o(N

)

0

20

40

60

80

100

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

n(o/min)

M(N

m)

GPm

D

iir

v⋅⋅

=ω

INTERVAL BRZINE VOZILA

D

TRGPm0 r

iiMF

η⋅⋅⋅=

RADNI INTERVAL MOTORA

ZA ODREĐEN PRENOSNI ODNOS

FTN Novi Sad




Idealna i stvarna pogonska karakteristika

≠≠Dakle:1) Nedovoljna širina radnog intervala motora SUS2) Nepovoljan oblik karakteristike

FTN Novi Sad




M

FO im = iI

im = iII

im = iIII

Karakteristika zajedničkog rada motora SUS i menjačkog prenosnika

iimm ≠≠≠≠≠≠≠≠ constconst

n

v

im = iIV

FTN Novi Sad




FO(v)

≈FO(v)

Karakteristika zajedničkog rada motora SUS i menjačkog prenosnika

v

≈v

FTN Novi Sad




M

FO im = iI

im = iII

Vučno-brzinska karakteristika

Raspoloživa vučna sila na točku u funkciji brzine kretanja vozila

im↑ ⇒ FO ↑, v ↓M

n

v

im = iII

im = iIII

im = iIV

VUČNO-BRZINSKA KARAKTERISTIKA – VUČNI DIJAGRAM

i1 > i2 > i3 > ...

D

TRTRO r

iMF

η⋅⋅=

TR

D

inr0,377

v⋅⋅

=

FTN Novi Sad




FO(v)

Idealna hiperbola vuče

Idealna hiperbola: hipotetička kriva obimne sile za slučaj mogućnosti iskorišćenja maksimalne raspoložive snage motora – P u svim režimima

PT=FO⋅v(W, N, m/s)

⇓

3600vF

P OT

⋅=

(kW, N, km/h)P

v

– Pmax u svim režimima kretanja

(kW, N, km/h)

⇓

vP3600

F TO

⋅=

vP3600

F TRMAXOid

η⋅⋅=

P

v

P = PMAX = const

Stvarna kriva P(v)PT = PTMAX

PTMAX

FTN Novi Sad





6000

7000

8000

9000

10000

Idealna hiperbola vuče

Primer

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

v (km/h)

F (N

)

Važna osobina: idealna hiperbola tangira stvarne krive vuče u tačkama koje odgovaraju broju obrtaja PMAX – tu je ispunjen uslov prema kom je idealna hiperbola definisana!

FTN Novi Sad




FO = (M(n)⋅im⋅iGP ⋅ηtr) / rD

v = (0,377⋅rD⋅n) / im⋅iGP

FO(N)

FOI

FOid

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


Idealna hiperbolaim=iI

VUČNI DIJAGRAM

v (km/h)

FOII

FOIII

FOIV

FO

V

im=iV

FOTP = Ff + FW

im=iII

im=iIII

im=iIV

FTN Novi Sad





Vučno-dinamičke karakteristike vozila:

• Maksimalna brzina

• Mogućnost savlađivanja uspona

• Ubrzanje, vreme i put zaleta• Ubrzanje, vreme i put zaleta

Prenos snage / momenta na pogonski to čak - FTN NS · FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila...

Documents

Transcript of Prenos snage / momenta na pogonski to čak - FTN NS · FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila...