Bazele Ingineriei Autovehiculelor

Transcript

1 Bazele Ingineriei Autovehiculelor Suport Curs pt. Anul I AR

2 NOŢIUNI ELEMENTARE VEHICUL Mijloc de transport, cu sau fără autopropulsie, destinat deplasării pe o cale de comunicaţie terestră, subterană, acvatică, aeriană, cosmică. AUTOVEHICUL Vehicul autopropulsat suspendat pe roţi, şenile, tălpi de alunecare sau pernă de aer, care serveşte la transportul pasagerilor şi/sau bunurilor, la tractarea de remorci, semiremorci şi utilaje, precum şi la efectuarea unor lucrări speciale (în agricultură, construcţii, amenajări de terenuri etc.). AUTOMOBIL Vehicul rutier carosat şi suspendat elastic pe cel puţin trei roţi, care se deplasează prin mijloace de propulsie proprii pe o cale rutieră sau chiar pe teren neamenajat; este destinat transportului, direct sau prin tractare, al persoanelor şi/sau bunurilor, sau efectuării unor servicii speciale. AUTOTURISM Autovehicul având cel mult nouă locuri, inclusiv cel al conducătorului, destinat transportului de persoane şi/sau eventual de bunuri; poate tracta o remorcă. AUTOBUZ Autovehicul având mai mult de nouă locuri pe scaune, inclusiv cel al conducătorului, şi care prin construcţie şi amenajare este destinat transportului de persoane şi, eventual, bagaje. AUTOCAMION Autovehicul utilitar destinat transportului de bunuri pe o platformă, cu sau fără obloane şi care poate fi acoperită cu o prelată sau într-o caroserie închisă. TRACTOR Autovehicul care dezvoltă forţă de tracţiune mare la un dispozitiv de remorcare (cârlig, bară de remorcare, şa etc.), folosit la tractarea sau la purtarea unor utilaje şi maşini agricole, la tractarea remorcilor sau semiremorcilor, precum şi la remorcarea şi acţionarea unor utilaje folosite în silvicultură, în construcţii etc. TREN RUTIER Ansamblu rutier format dintr-un vehicul tractor şi una sau mai multe remorci sau semiremorci.

3

4 STRUCTURA AUTOVEHICULULUI RUTIER grupul moto propulsor; motorul / stocarea energiei (rezervor pt. combust. convenţional, butelii pt. combust. gazoşi, baterii de acumulatoare, celule fotovoltaice) / transmisia transmite mişcarea de la motor la sistemul de rulare / sistemul de rulare asigură contactul cu solul cadrul structură de rezistenţă pe care sunt dispuse celelalte sisteme ale unui autovehicul; caroseria organ purtător şi protector al încărcăturii utile; comportamentului aerodinamic al autovehiculului; la autoturismele actuale, cadrul şi caroseria constituie un singur corp; suspensia asigură confortul pasagerilor la deplasarea pe drumuri denivelate şi contribuie la controlul comportării autovehiculului în deplasare; sistemul de direcţie; sistemul de frânare ; sistemul de iluminare şi semnalizare; organele de lucru dispozitive şi utilaje îmbarcate, tractate sau împinse de autovehicul destinate efectuării unor lucrări speciale; sistemele de siguranţă activă şi pasivă sisteme de control automat al motorului, transmisiei, sistemului de frânare, suspensiei, airbag-uri, centuri de siguranţă, etc

5

6

7

8 Motorul / Generalitati Rol: punere in miscare a vehiculului prin transformarea energie termice (chimic) in energie mecanica 1.bujie (în cazul unui motor diesel locul bujiei este luat de injector) 2.arbore cu came 3.supapa de admisie 4.galerie de admisie 5.chiulasă 6.blocul motor 7.arbore cotit 8.bielă 9.piston 10.bolț 11.segmenți 12.galerie de evacuare 13.supapa de evacuare 14.arbore cu came Sursa: Wikimedia Commons

9 Clasificarea motoarelor după procesul de ardere motoarecuarderelavolumconstantal căror ciclu este denumit şi ciclu Otto, sau Beau de Rochas; motoare cu ardere la presiune constantă ciclul teoretic fiind ciclul Diesel, el referindu se la motoarele diesel lente; motoarele cu ardere mixtă. Ciclul de referinţă cu introducerea căldurii la volum şi presiune constante, poartă denumirea de ciclu Sabathé, Trinkler sau Seilinger, şi sereferă la motoarele diesel rapide. Clasificarea motoarelor după procesul de aprindere a amestecului carburant motorul cu aprindere prin scânteie. Aprinderea combustibilului uşor volatil (benzină)sefacede la o sursă exterioară, în mod provocat, cu ajutorul unei scântei electrice sau a a unui fir incandescent; motorul cu aprindere prin comprimare. Aprinderea este provocată de temperatura ridicată a amestecului din cilindru, rezultată prin comprimare Clasificarea motoarelor după procesul ciclic motorul in patru timpi (admisie comprimare/ardere destindere evacuare); motorul in doi timpi (s au păstrat timpi principali de comprimare şi destindere, lipsind timpi de aspiraţie şi evacuare, ca timpi independenţi. Aceste două procese, de aspiraţie şi evacuaresunt înlocuite, la sfârşitul cursei de destindere şi începutul cursei de comprimare, realizate prin diferite sisteme constructive).

10 Clasificarea motoarelor după orientarea în spaţiu a cilindrilor motorul vertical care are unul sau mai multe rânduri de verticale de cilindrii, deasupra arborelui motor; motorul orizontal, care are unul sau mai multe rânduri orizontale de cilindrii pe o singura parte a arborelui motor; motorul în linie cu un singur rând de cilindrii cu axe paralele situaţi în acelaşi plan, vertical, înclinat sau orizontal; motorul în V care are două rânduri de cilindrii cu axele situate în două planuri care formează între ele un unghi (în general 45º sau 90º) motorul în W cu axele cilindrilor dispuse în trei plane care formează între ele unghiuri egale; motorul cu cilindrii opuşi, numit boxer şi care are axele cilindrilor situate în două plane orizontale care formează între ele 180º.

11 Cicluri de functionare / Generalitati Ciclul OTTO (ardere la volum constant) Nikolaus August Otto (14 iunie ianuarie 1891) a fost inventatorul german al motorului cu ardere internă, primul la care arderea combustibilului se realiza într un cilindru cu piston. În 1872, Gottlieb Daimler şi Wilhelm Maybach s au alăturat lui Otto şi, împreună, audezvoltat ideea unui ciclu în 4 timpi, descris prima oară de N.A. Otto în Patentul obţinut atunci de Otto a fost invalidat în 1886 când s a descoperitcă ciclul a fost deja descoperit de un alt inventator, Alphonse Beau de Rochas, principiile ciclului în patru timpi fiind descrise de acesta, anterior anului 1876, într orevistă. Ciclul DIESEL (ardere la presiune constanta) În iulie 1878, tânărul de 19 ani, Rudolf Diesel asista la cursul de termotehnică al reputatului profesor Carl von Linde. Von Linde vorbea despre randamentul maşinilor cu abur, subliniind faptul că acestea nu depăşesc un randament de 10%, practic că 90 % din căldura produsă prin arderea cărbunelui este risipită. Tânărul Diesel a notat atunci, pe marginea caietului de notiţe, Studiază posibilitatea dezvoltării prin izotermă. Aceste cuvinte sunt sămânţa careagerminatîntr una dintre cele mai importante invenţii: motorul diesel. Faţă de motorul cu ardere la volum constant, motorul cu ardere la presiune constantă prezintă câteva deosebiri: -motorul nu are instalaţie de aprindere, fiecare cilindru este prevăzut cu injector propriu; -Combustibilul şi aerul necesar arderii se introduc în faze diferite în cilindru; -Arderea este iniţiată de autoaprindea combustibilului, provocată de temperatura ridicată realizată prin comprimarea aerului Adiabata (1 2) izocora (2 3) adiabata (3 4) izocora (4 1)

12 Mecanismul motor / Generalitati 1.arbore cotit 2.bielă 3.piston 4.supapă 5.roțide antrenare arbori cu came 6.arbore cu came 7.tacheți Sursa: Wikimedia Commons

13 Transmisia automobilului Ambreiajul 1 motor; 2 ambreiaj; 3 cutia de viteze; 4 articulații cardanice; 5 arbore longitudinal intermediar; 6 arbore longitudinal principal; 7 transmisie principala; 8 diferențial; 9 roti motoare; 10 arbori planetari; 11 carter punte motoare

14

15 1 volanta; 2 disc presiune 3 arcuri 4 parghii debreiere 5 carcasa 6 disc 7 arbore primar 8 rulment presiune 9 furca 10 tija 11 arc readucere 12 parghia pedalei

16 Ambreiaj sincron

17 Ambreiaj electro-magnetic

18 Ambreiaj conic

19 Cutia de viteze

20

21 Diferentialul Ansamblul transmisie principală simplă-diferenţial a - secţiune; b - schemă cinematică; 1 - coroană; 2 - sateliţi; 3 - carcasă diferenţial; 4 - semilagăre; 5 - siguranţe; 6 - rulmenţi cu role conice; 7 - pinioane planetare; 8 - piuliţe de reglaj; 9 - ax sateliţi; 10 - pinion; 11 şi 16 - rulmenţi cu role conice; 12 şi 15 - şaibe de reglaj; 13 şi 17 - deflectoare de ulei; 14 - arbore pinion; 18 - flanşă; 19 - piuliţă; 20 - carter punte spate.

22 n c = n ps = n pd n c este turaţia coroanei, în rot/min n ps - turaţia arborelui planetar din stânga, în rot/min n pd turaţia arborelui planetar din dreapta, în rot/min n s este turaţia sateliţilor, în rot/min; z s numărul de dinţi al unui satelit; z p numărul de dinţi al unui pinion planetar Construcţia şi schema cinematică a diferenţialului simplu, simetric, cu roţi dinţate conice a - construcţie; b - schemă cinematică n ps n c n s z z s p n pd n c n s z z n ps + n pd = 2 n c s p

23 PUNTEA DIN FAŢĂ Unghiurile de înclinare ale pivoţilor şi roţilor de direcţie unghiul de înclinare longitudinală a pivotului (unghiul de fugă) β; unghiul de înclinare transversală a pivotului α, iar la roţile de direcţie avem unghiul de cădere al roţii γ şi unghiul de convergenţă δ.

24 1 - arcurile suspensiei 2 - amortizoarele hidraulice telescopice 3 cadru fixare 4 articulatie 5 - braţele oscilante superioare 6 - braţele oscilante inferioare 7, 8 - articulaţiilor cilindrice 9 - braţul portfuzetă Puntea din faţă articulată cu un patrulater cu braţe inegale

25 SISTEME DE DIRECŢIE cerinţe impuse sistemului de direcţie sunt: - asigurarea unor raze de viraj cât mai reduse; - asigurarea unei manevrări rapide şi uşoare; - asigurarea ireversibilităţii mişcării în scopul atenuării şocurilor; - asigurarea stabilizării mişcării rectilinii; - asigurarea unei cinematici corespunzătoare; - asigurarea simetriei comenzii volanului la efectuarea virajelor stânga-dreapta; - asigurarea compatibilităţii direcţiei cu suspensia; - asigurarea posibilităţii de preluare a jocurilor datorate uzurilor, reglarea şi întreţinerea uşoară, o fiabilitate corespunzătoare

26 braţul fuzetei 11 fuzeta 9, 13 pivotului 10 leviere 8, 14 bara transversală de direcţie 7 Patrulaterul format din puntea propriuzisă 12, levierele fuzetelor 8 şi 14 şi bara transversală de direcţie 7 se numeşte trapezul direcţiei. Părţile componente ale sistemului de direcţie

27 Mecanismul de acţionare a direcţiei cu melc globoidal şi rolă dublă

28 Mecanismul de acţionare a direcţiei cu pinion şi cremalieră Pinionul cu dinți înclinați 8 al axului volanului 5 este montat pe doi rulmenţi radiali axiali 7, al căror joc se reglează cu garnituri montate sub capacul inferior al casetei de direcție. Cremalieră 9 este realizată pe o bară de secțiune circulară, care este introdusă în țeava de oțel 6. Angrenarea corectă între pinion şi cremalieră este asigurată de dispozitivul 3. Jocul angrenajului se stabilește cu ajutorul garniturilor 2. In orificiul din centrul dispozitivului se montează plunjerul de bronz 4, care este apăsat de arcul 10, pe cremalieră. Efortul produs de plunjer nu trebuie să depășească o anumită valoare pentru a nu provoca griparea, realizând numai frecarea necesară a mecanismului. Capetele cremalierei se asamblează cu barele oscilante (bieletele) prin articulații sferice. Pătrunderea murdăriei la angrenaj este împiedicată de burduful de cauciuc 1.

29 Ansamblul servodirecţiei hidraulice 1 - volan; 2 - ax volan; 3 - pompă de înaltă presiune; 4 - conductă de legătură dintre pompă şi rezervor; 5 - conductă de legătură dintre pompă şi caseta de direcţie; 6 - carcasă angrenaj în unghi; 7 - supapă de retur; 8 - trompă; 9 - mecanism supape servodirecţie; 10 - casetă de direcţie propriu-zisă; 11 - levier de direcţie; 12 - conductă de retur pentru ulei; 13 - rezervor de ulei

30 Servodirecţia electrică 1 - volan; 2 - motor electric; 3- calculator care comandă motorul electric; 4 - arborele volanului; 5 support articulaţie sferică; 6 - bielete; 7- burduf de protecţie; 8- caseta de direcţie cu pinion şi cremalieră.

31 SISTEME DE FRÂNARE ALE AUTOMOBILELOR După domeniul de utilizare sistemele de frânare se împart în: - sisteme de frânare de serviciu; - sisteme ale frânei de staţionare; - sisteme de frânare suplimentare şi auxiliare; - sisteme de frânare automate. În funcţie de sursa energetică avem: - sisteme de frânare acţionate de forţa musculară, - sisteme de frânare asistate, - sisteme de frânare cu sursă proprie de energie, - sisteme de frânare prin inerţie (la remorci)

32 Schema elementară a unei instalaţii de frânare cu saboţi Schema fixării saboţilor de puncte fixe separate Schema frânelor cu saboţi articulaţi întrun singur punct

33 Construcţia frânei cu disc acţionată hidraulic momentul de frecare la frâna cu disc se realizează cu ajutorul a două garnituri de fricţiune 1, simetrice în raport cu discul 2, ce acţionează pe cele două feţe ale acestuia, solidar cu butucul 3, care acţionează la comanda dată de cilindrii hidraulici 4, dispuşi în furca 5 solidară cu puntea, sau cu sistemul de leviere mecanice.

34

35 Sistemul de acţionare hidraulică a frânelor având un singur circuit Sistem de acţionare hidraulic al frânelor cu servomecanism vacuumatic Sistem hidraulic de acţionare a frânelor cu două circuite cu pompă principală în tandem

36 Schema sistemului de frânare a unui autoturism prevăzut cu dispozitiv antiblocare 1 - traductoare de turaţie pentru roţi; 2 - frânele roţilor; 3 - mecanismul de acționare cu blocul hidraulic; 4 - blocul de control electronic; 5 - lampă de control

37 Schema bloc a sistemului de frânare echipat cu un dispozitiv antiblocare La apăsarea pedalei de frână, lichidul este transmis de servomecanismul 1 şi de pompa centrală 2, prin supapa electromagnetică 3 spre cilindrul receptor al frânei 4. In cazul în care blocarea roţii este iminentă, supapa 3 se închide, iar supapa 5 se deschide, rezultând o scădere a presiunii în cilindrul receptor. Ca urmare, roata este reaccelerată, după care ciclul se repetă după o anumită lege de reglare dată de blocul electronic de comandă al dispozitivului antiblocare care comandă supapele electromagnetice 3 şi 5. Motorul 6 acţionează o pompă care recirculă lichidul eliminat prin supapa 5.

38

39 SUSPENSIA AUTOVEHICULELOR Construcţia suspensiei dependente cu un singur arc din foi montat longitudinal Fixarea arcului longitudinal prin perne de cauciuc

40 Schema constructivă a suspensiei independente de tip Mc Pherson Schema amortizorului hidraulic bitubular