OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ Prof. Dr. Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Erzurum
Bu bölümde 1. Direnç a. Aerodinamik b. Dinamik, yuvarlanma c. Yokuş 2. Tekerlek tahrik kuvveti 3. İvmelenme 4. Fren kuvveti 5. Durma görüş mesafesi (DGS)
Vites Kademelerinin Belirlenmesi Motordan alınan hareketin tekerleklere aktarılmasında, yol ve yük şartlarının etkisi ile farklı moment ve hız kademelerinin sağlanması gerekmektedir. Bu değişimi vites kutusu sağlamaktadır. Vites kutusu seçimi için direnç kuvvetlerinin bilinmesi gerekir. Taşıtın hareketi Newton un ikinci hareket kanunundan faydalanılarak aşağıdaki ifade ile verilebilir: Burada F, taşıtı hareket ettiren kuvveti yani tekerlek tahrik kuvvetini göstermektedir. R simgesi direnç için kullanılmıştır ve Aerodinamik direnç, Yuvarlanma direnci, Yokuş direncidir. Taşıtın hareketi ve ivmelenebilmesi için bu direnç kuvvetlerini yenmesi gerekir.
Giriş Kuvvet (N): Kuvvet nedir? Kuvvet, Fizik'te kütleli bir cisme hareket kazandıran etkidir. kütle (kg) * ivme (m/s 2 ) Tork (Nm): Dönme hareketini değiştiren etkidir. kuvvet * kuvvet kolu İş (Nm): kuvvet * mesafe Güç (Nm/s): İş yapma hızı (iş/zaman)
Temel Başlıklar Direnç (R): Araç hareketine karşı olan kuvvet Tekerlek tahrik kuvveti (F): İş yapmak üzere yol yüzeyine etki eden kuvvet Direnç Tahrik Aracın hızlanması Fren Durma mesafesi
Direnç Direnç, aracın hareketini engelleyen kuvvet olarak tanımlanır. 1. Aerodinamik direnç 2. Yuvarlanma direnci 3. Yokuş direnci Araca etkiyen toplam kuvvet;
Aerodinamik Direnç Kısımları: 1. Araç üst yapısı etrafındaki türbülanslı akış (85%) 2. Araç üst yapısı ile olan hava sürtünmesi (12%) 3. Aracın radyatör hava kanalları gibi parçalarından kaynaklanan direnç (3%)
Aerodinamik Direnç
Aerodinamik Direnç
Aerodinamik Direnç
Aerodinamik Direnç Scion XB Porsche 911 C D = 1.0, A = 2.32 m 2, C D A = 2.32 m 2 C D = 0.28, A = 0.92 m 2, C D A = 0.2576 m 2 Direnç kuvveti R a =1/2 V 2 (C D A) 10 yaklaşık kat daha büyüktür, Sebep hem C D nin hem de kesit alanının büyük olmasıdır Güç P = R a V =1/2 V 3 (C D A) hızın küpü ile artmaktadır V 3!
Aerodinamik Direnç
Yuvarlanma Direnci Hareket halindeki bir taşıtın bütün tekerleklerine yoldan yürümeye karşı koyan bir direnç gelir. Bunun nedeni yolun ve tekerleğin bir miktar ezilmiş olmasıdır. Ezilmeden dolayı tekerlekler sürekli olarak bu tümseği aşmak durumuyla karşı karşıyadır. Bu dirence yuvarlanma direnci denir. Bu direnç tekerleğe gelen ağırlıkla doğru orantılıdır. Yuvarlanma direnci üretim faktörlerine bağlıdır: - Temel dizayn parametrelerine, - Lastik diş yapısına, - Lastik yanak yapısına bağımlı olarak yuvarlanma direnci değişkenlik gösterir. Kısımları 1. Lastik deformasyonundan kaynaklanan ( 90%) 2. Lastik penetrasyonu ve yüzey sıkışması ( 4%) 3. Lastik kayması ve tekerleğin etrafından olan hava akışı ( 6%) 4. Daha başka çok sayıda parametre Basitleştirilirse;
Yokuş Direnci Kısımları Araca etkiyen yerçekim kuvveti θ g Küçük açılar için, R g θ g W
Tekerlek Tahrik Kuvveti En küçüğü: 1. Motor tarafından üretilen kuvvet, F e 2. Araç yük dağılımının ve yol-lastik etkileşimi arasındaki bir fonksiyonun maksimum değeri, F max
Tekerlek Tahrik Kuvveti ile İlgili 30 m/s = 108 km/h 37 m/s = 133 km/h
Motorun ürettiği tahrik gücü Kuvvet F e M e ε 0 η d r = Motor tarafından üretilen ve tekerleklere ulaşan çekiş kuvveti = Motor torku = Dişli oranı = Aktarma organları verimi = Tekerlek yarıçapı Motor gücü efektif güçtür.
Araç hızı ve Motor hızı ilişkisi V = Hız (m/s) r = Tekerlek yarıçapı (m) n e = Krank mili devir sayısı (d/sn) i = Aktarma organı kayması ε 0 = Dişli oranı
Tipik tork-güç eğrileri
Maksimum tahrik gücü Önden çekişli araç Arkadan çekişli araç Yol sürtünme katsayısı
Maksimum tahrik gücü
Diyagram θ g
Aracın ivmelenmesi Ana denklem Kütle faktörü (Aracın dönen parçalarının atalet hesabı için)
Fren Maksimum frenleme kuvveti, lastiklerin kaymasından az önce oluşur. Yol şartlarına Lastik karakteristiklerine bağlıdır Maksimum araç frenleme kuvveti (F b max ), Yol sürtünme katsayısı ile yol yüzeyine normal yönde etkiyen araç ağırlığının çarpımı ile bulunur.
Fren Kuvveti Ön aks Arka aks
Fren Mesafesi Pratik Genelde a = 3.41 m/s 2 alınır Eğim 0 ise
Cevap Süresi Algılama süresi Toplam durma mesafesi
Durma mesafesi DS En kötü durum Şoför acemi Fren verimi düşük Islak zemin Algılama-reaksiyon zamanı = 2.5 saniye Denklem
Durma mesafesi DS from ASSHTO A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, 2001 Not: Bu denklem eğimsiz şartlar içindir (G = 0)
Kaynaklar Mannering, F.L.; Kilareski, W.P. and Washburn, S.S. (2005). Principles of Highway Engineering and Traffic Analysis, Third Edition). Chapter 2 American Association of State Highway and Transportation Officals (AASHTO). (2001). A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, Fourth Edition. Washington, D.C. Anne Goodchild