Dinamika vozila (9): otpori vožnje, temelj za performanse i štedljivost…

Na vozilo u kretanju djeluju otpori kotrljanja, zraka, penjanja i ubrzanja, a za postizivu najveću brzinu mjerodavna su samo prva dva…

Svladavanje druga dva, otpora svladavanja uspona i otpora ubrzanja, osigurava se odgovarajućim mjenjačem i ukupnim prijenosnim otporom. Na automobil u vožnji djeluju:

1. otpor kotrljanja
2. otpor zraka
3. otpor svladavanja uspona
4. otpor ubrzanja

Postoji i peti otpor – otpor prijenosa snage (otpor transmisije), to je otpor koje nastaje u svim ležajevima, zupčaničkim prijenosima i zglobovima (kardanskim) od izlaznog vratila do kotača.

Na to utječe:

a) položaj motora – manji je ako su motor uz diferencijal, kod motora i pogona sprijeda, odnosno motora i pogona straga, nego kad je motora sprijeda, a pogona, dakle i diferencijal straga

b) smještaj (ugradnja) motora – manji su kod poprijeko ugrađenog motora nego uzdužnog, jer se u prvom slučaju snaga s mjenjača na diferencijal prenosi među paralelnim vratilima, preko cilindričnih zupčanika, uz manje mehaničke otpore nego kad je motor uzdužno, a završni je prijenos među okomitim vratilima, preko stožastih zupčanika, koji stvaraju veći otpor.

c) broj stupnjeva prijenosa – mehanički su otpori proporcionalni broju stupnjeva prijenosa i tu dolazimo do paradoksa – forsira se čim veći broj stupnjeva prijenosa, premda se time povećavaju otpori, jest, ‘na mostu’ se gubi, ali se ‘na ćupriji’ više dobiva, u boljoj prilagodni idealnoj vučnoj karakteristici (hiperboli).

d) 2×4 ili 4×4 pogon – manji je kod pogona samo na jednoj osi kotača, prednjih ili stražnjih (2×4), nego integralnog (4×4), jer integralni umjesto jednog diferencijala te dva križna i dva homokinetička zgloba imaju tri diferencijala (dva klasična i središnjeg u izvedbi prilagodljive viskozne spojke) te četiri križna i četiri homokinetička zgloba, usto dva ili četiri kardanska zgloba.

e) običan ili terenski prijenos snage – Klasični automobili imaju dva reduktora, prvi u mjenjaču (osim u petom i šestom stupnju koji su multiplikatori), drugi u završnom reduktoru u sklopu diferencijala. Ukupni prijenosni omjer je umnožak ta dva. Terenski automobili uz ta dva imaju i dodatni, treći reduktor s dva stupnja, prvi direktni (1:1) i drugi terenski (oko 2:1). Ukupni prijenosni omjer je umnožak prijenosnog omjera u mjenjaču i prijenosnog omjera u reduktoru uz diferencijal.

Otpor u transmisiji, kao svojevrstan ‘mehanički PDV’ iznosi od, minimalno 7 do 8 posto kod običnih suvremenih automobila do 20-ak posto kod terenaca. No to je priča o brutto i netto.

Uvijek računamo s netto snagom, on što se preciznije kaže, snagom na kotačima. Dakle nakon što platite ‘mehanički PDV’, ostaje vam efektivna snaga na kotačima.

U ovome dijelu govorimo o otporima vožnje (1-4) s kojima se treba ‘boriti’ efektivna snaga na kotačima. O njima ćemo detaljno, a za kraj, zašto potrebnu snagu određujemo samo na temelju otpora kotrljanja i otpora zraka?

Pa zato što po definiciji najveća brzina vrijedi za vožnju po ravnom (nitko ne očekuje da se najveća brzina ostvaruje uzbrdo, jer je to i nelogično i apsurdno), a budući da je brzina maksimalna, po definiciji ubrzanje je nula!

Dakle, zbroje se otpori kotrljanja i zraka pri, primjerice 200 km/h, koliko se traži projektom, u N (njutnima) i to pomnožite sa 55,6 m/s (matara u sekundi), ekvivalentu 200 km/h,  i dobivate koliko W (vata), odnosno kW (kilovata) treba na kotačima.

I tada još trebamo uzeti u obzir željeni prijenos snage a) – e). Budući da treba potrebna (izračunata) netto snaga na kotačima brutto snaga se bira ovisno o ukupnim gubicima u transmisiji (‘mehanički PDV’). Jasnije, ako trebamo pogon 4×4 trebamo snažniji motor.

No za pogon 4×4 treba znati unaprijed, jer 80-ak kilograma veća masa automobila, zbog pogona 4×4, proporcionalno povećava otpor kotrljanja. Pročitajte nastavak (10)

Dinamika vozila (1): Što se događa u tri glavne osi (x, y, z)?

Dinamike vozila (2): Otpor kotrljanja kotača: kako nastaje, o čemu ovisi, na što utječe?

Dinamika vozila (3): ASR, ASC+T, Traction Control

Dinamika vozila (4): Krug trenja (elipsa), temelj prianjanja, voznih svojstava i stabilnosti

Dinamika vozila (5): Upravljački trapez, što je to, čemu služi?

Dinamika vozila (6): Upravljačke značajke, podupravljivost, preupravljivost, neutralnost

Dinamika vozila (7): Upravljanje pomoću četiri kotača, 4 Wheel Steering (4WS)

Dinamika vozila (8): Test izbjegavanja losa

Autor je 1997., na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu, doktorirao iz područja dinamike vozila (Vehicle Dynamics), s naglaskom na utjecaj sustava upravljanja na dinamičku stabilnost automobila. Istraživanja iz tog područja nastavio je postdoktorskim programom, sljedeće tri godine, u Fordovom razvojnom centru John Andrews u Kölnu i testnom poligonu Lommel Proving Ground u Belgiji. To je zaključio koautorstvima u stručnim knjigama Subjektive Fahreindrücke sichtbar machen I i Subjektive Fahreindrücke sichtbar machen II.


Komentari

loading...