s1 introducción

8/14/2019 S1 Introduccin

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Mecanismos del automvil

Introduccin


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Introduccin

Mecanismo es aquella parte de una mquina que

contiene dos o ms piezas dispuestas de tal manera que

el movimiento de una obliga a moverse a las otras, segn

una ley definida que depende de la naturaleza de la

combinacin.

Mecanismos - Generalidades


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Diagrama de bloques de interaccin entre los

sistemas conductor - vehculo


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Representacin esquemtica de la relacin existente entre las

diferentes funciones que gobiernan el movimiento del

vehculo y los principales requisitos que se les va a exigir a

los diferentes sistemas que gobiernan y controlan el

movimiento del mismo, como son la traccin, estabilidad y

confort.


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Durante el movimiento del vehculo sobre la carretera, este seencuentra sujeto a la aparicin en cualquier momento de una

serie de fuerzas que actan en cualquier punto y en cualquier

direccin.

Estas fuerzas externas pueden hacer que la velocidad o la

aceleracin se vean alteradas y procedan de los neumticos,la gravedad y/o la aerodinmica del vehculo

Sistemas de referencia del vehculo


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Las componentes de dichas fuerzas estn gobernadas pordiferentes leyes fsicas y adems pueden generarse en

diferentes puntos con relacin al centro de gravedad del

vehculo (por ejemplo, las fuerzas que se generan por el

contacto neumtico-carretera)

Sistemas de referencia del vehculo


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Convencin de signos de los sistemas de referencia

ligado al vehculo segn Norma SAE J670e e ISO

8855


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En la dinmica de vehculos, el movimiento de traslacin sedescribe generalmente en funcin de las velocidades del

sistema de referencia ligado al vehculo xyz (hacia adelante,

lateral, vertical), con respecto al sistema de referencia fijo

XYZ, y las velocidades de rotacin (cabeceo, balanceo y

guiada) estn referidas al giro de los ejes ligados al vehculoxyz respecto a los ejes XYZ.

Variables del movimiento del vehculo


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Esquema dinmico del movimiento del vehculo

, pendiente en grados,

, peso del vehculo. .

, fuerza normal. .cos . .cos

, fuerza debida a la pendiente. . . .

, Fuerza del aire

, Resistencia a la rodadura

, Fuerza de t

a

r

t

G G m g

N N G m g

P P G sen m g sen

F

F

F

=

= =

= =

raccin en la ruedas


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Las fuerzas que se oponen al movimiento del

vehculo est dado por:

t iF F=

La potencia que consumen las fuerzas que se

oponen al movimiento del vehculo, ser:

.t t N F V =


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La resistencia a la rodadura

2

. . .cos . . .cos

donde:, coeficiente de resistencia a la rodadura

, Peso del vehculo

, Fuerza normal debido al peso del vehculo

, aceleracin de la gravedad, 10 /

rR f N f G f m g

f

G

N

g m s

= = =

. . . . .cos . . . .cos .r rN R v f N v f G v f m g v = = = =

La potencia que consume la resistencia a la rodadura


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VALORES CARACTERSTICOS DEL COEFICIENTE

A LA RODADURA (f)FIRME f

Neumticos de turismos sobre: Adoquines grandes y pequeos 0,013

Hormign, asfalto 0,011Camino de tierra 0,05

Suelo arado 0,1 a 0,35Neumticos de vehculosindustriales sobre:

Hormign, asfalto 0,006 a0,01

Ruedas todo terreno sobre: Suelo arado y arena 0,14 a0,24

Tractor oruga sobre: Suelo arado 0,07 a

0,12

Rueda sobre carril 0,001 a0,002


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La resistencia debida a la pendiente

2

. . . .donde:

, Fuerza debida a la pendiente

, aceleracin de la gravedad, 10 /

Para pendientes 20%, resulta:

0,01. . .

donde es pendiente = h/l

p

p

R P G sen m g sen

P

g m s

R m g p

p

= = =

=

h

l


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La potencia que consume la resistencia a la

pendiente

. . .s . . .c .p p N R v P v G en v m g sen v = = = =


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La resistencia debida al aire

Ley de Newton: La resistencia ejercida por el aire sobre uncuerpo en movimiento es proporcional a la masa volumtrica

del aire, a la superficie frontal del cuerpo y al cuadrado de la

velocidad de avance


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Partimos de que la masa del aire (m) es

. . .......................(1)

donde:

, rea de la superficie frontal del mvi l

, densidad del aire

, velocidad del mvil

La energa cintica que lleva el m

m S v

S

v

=

2

3

vil ser:

1. . ....................(2)

2

Reemplazamos (1) en (2):

1. . . ....................(3)

2

W mv

W S v

=

=


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2

3

Habr que afectar de un coeficiente de f orma Cx

1De (2) . . . . ....................(4)

2

1

Siendo: 1,225 kg/m a 15o C y 76 cm de Hg , es aprox:2 1,6

Resulta que la energa cintica o potenc ia qu

W Cx S v

=

=

3

2

e consume la resistencia del aire:

. . ....................(5)1,6

La fuerza necesaria para producir esta p otencia es: W/v

Entonces la resistencia aal aire es:

. . ....................(6)1,6

a

a

CxW N S v

Cx R S v

= =

=

2

, en m , v en m/s, Ra, resulta en newtonS


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VALORES CARACTERSTICOS DEL COEFICIENTEDE FORMA (Cx)

TIPO DE VEHICULO CxAutos turismos

Cabriolet 0,33 - 0,50Todo terreno 0,35 - 0,50Sedan 0,26 -0,35Station wagon 0,30 -0,34Forma aerodinmica 0,15 - 0,20Motocicletas 0,6 - 0,7

Camiones 0,8 - 1,5Autobuses 0,6 a 0,7Autobuses en forma aerodinmica 0,3 a 0,4Ref: Bosh: Manual de la tcnica del automvil.4taEdicin


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La superficie frontal del vehculo se calcula con la siguiente frmula:

S 0,8. .

Donde:

, es el ancho de la seccin

, es la altura

l h

l

h

=


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La potencia del motor que llega a las ruedas debe ser capaz

de vencer las potencias que se originan y disponer de una

reserva.

. . . . . . .

De donde se obtiene que la potencia en las ruedas es:

.

:

1 1,013869 735,5

.

1 75 735,5 0,735378

.1 76,0402

r i p p a i

m

r r r m tr r m tr

tr

r m

N N N N N N

N M M i M ii

N N

Frmulas tiles

HP CV W

kg m

CV W kW s

kg mHP

s

Velo

= + + +

= = =

=

= =

= = =

=

: 2 .cidad angular n =


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Aplicacin

Un camin militar todo terreno 4x4 de 25 toneladas de PBV,

se viene desplazando por un terreno arenoso de 30 dependiente con una velocidad de 60 km/h.

Datos del camin: Potencia 450 kW/4000 rpm, torque 800

Nm/2500 rpm.

Considerar:-coeficiente de resistencia a la rodadura: 0,2-coeficiente de forma: 1,5,-seccin frontal: 2,2x2,5m.


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Calcular:

1)Resistencia a la rodadura, kg2)Resistencia a la pendiente, kg

3)Resistencia al aire, kg

4)Potencia necesaria del motor para vencer la potencia debida

a las resistencias.

5)Reserva de la potencia del motor para incrementar su

velocidad.

6)Si el vehculo vuelve a terreno arenoso horizontal hasta

cuanto puede incrementar su velocidad?

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