1 calculos en caja de velocidades mecanica muy bueno estudiar
Post on 04-Apr-2018
225 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
1/33
Construccin de Vehculos I
Diseo en una caja de velocidadesmecnica
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
2/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Aspectos a considerar en el diseo de untren motriz
1. Tipo de vehculo
2. Dimensiones del motor (potencia, torque, rpm)
3. Tipo de tren motriz (FFWD, FRWD, RRWD, 4WD, AWD)
4. Arquitectura del motor (motor transversal, longitudinal).5. Dimensiones de la rueda
6. Fuerza mxima de traccin en las ruedas
7. Velocidad tangencial mxima en las ruedas o velocidad del
vehculo
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
3/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Transmisin de potencia en un tren motriz
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
4/33
Ing. Hugo L. Agero Alva
El rendimiento de los rganos interpuestos entre el motor y las ruedas se puede estimar como sigue:
Caja de velocidades en velocidades intermedias: .......... 0,95
Juntas cardans: ............................................................... 0,98
Grupo cnico: ................................................................ 0,97
Deslizamiento de neumticos sobre el suelo: .................. 0,95
Esto da un rendimiento global, aproximado, de 0,85 en marcha directa y de 0,80 en velocidades
intermedias
Rendimiento en un sistema de transmisin
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
5/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Dependiendo del tipo de tren motriz, elegir:
1) El nmero de ejes de la caja de velocidades
-Dos ejes (uno de entrada, uno de salida)-Tres ejes (uno de entrada, un intermedio y uno de salida)
-Tres ejes (uno de entrada, dos de salida)
2) Seleccionar el nmero de relaciones de transmisin de la
caja de velocidades (4, 5, 6, 7, 8, etc.)
3) Definir la colocacin de los trenes de engranajes.
4) Definir el esquema cinemtico de la caja de velocidades
Aspectos a considerar en el diseo deuna caja de velocidades
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
6/33
Determinacin de las relaciones develocidad
5. Generalmente la mxima velocidad a desarrollar, en
un turismo que se consigue en 4ta, llamada directa. Lasotras velocidades, 5ta, 6ta, etc., son para mayores
velocidades pero en rgimen econmico.
Una caja de velocidades tiene varios juegos de engranajes que permiten
obtener valores que lo relacionan:
Velocidad del vehculo
rpm del motor
v
n
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
7/33
Determinacin de las relaciones develocidad
6. El vehculo debe disponer de las suficientes relaciones
de transmisin para:
a. Arrancar con una cierta aceleracin bajo condiciones
exigentes.b. Alcanzar la mxima velocidad
c. Mantener el motor trabajando en el rango ptimo de
funcionamiento.
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
8/33
Determinacin de las relaciones develocidad
7. El rango de velocidades del vehculo es funcin de:
a. La potencia del motor
b. La elasticidad del motor
c. La aplicacin del vehculo
En cualquier caso, la caja slo va permitir mover al vehculo en
la hiprbola terica, como mximo.
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
9/33Esquema de caja de velocidades de tres ejes
Esquemas cinemticas
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
10/33
Esquema cinemtica de la caja de cambios
de cinco velocidadesEsquema cinemtica en caja de tres ejes
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
11/33
Esquema de caja de velocidades de dos ejes
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
12/33
Esquema cinemtica de la caja de cambios
de 5 velocidadesEsquema cinemtica en caja de dos ejes
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
13/33
Caja de 5 velocidades en transejes
Esquema de funcionamiento de caja de dos ejes
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
14/33
Caja de 6 velocidades en transejes
En algunos vehculos, la 6ta velocidad se logra aadiendo dos
nuevos piones que suelen situarse en la prolongacin delprimario y secundario.
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
15/33
Esquema cinemtica en una caja de 6
velocidades de doble de salidaEsquema cinemtica en caja de tres ejes
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
16/33Curvas caractersticas del motor
Zona de auto regulacin o velocidad de rgimen
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
17/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Clculo de las relaciones de velocidad en un vehculoconvencional
Clculo de las relaciones de velocidad en un vehculo convencional
PRIMERA VELOCIDAD-FUNCIN DEL MXIMO REQUERIMIENTODE TRACCINMxima pendiente o mxima aceleracin desde parado.
Est limitada por la capacidad de traccin del sistema vehculo neumtico superficies.
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
18/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Diagrama de Resistencias VS velocidad
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
19/33
Determinacin de las relaciones develocidadPotencia absorbida por la resistencia a la rodadura,
segn la frmula de Andreu
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
20/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Condiciones establecidas por normas:
1) Que el vehculo sea capaz de arrancar en una pendiente
del 15%, con una aceleracin del 0,5 m/s2, partiendo de
parado,
2) Superar una pendiente del 25% en 1ra velocidad.
Eleccin de la 1ra. velocidad
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
21/33
Determinacin de las relaciones de
velocidad
Datos de un vehculo:
Potencia: 120 HP/6000 rpm; Torque mximo: 13 kgm/4000 rpm
PBV: 2000 kg-f
radio de la rueda: 0,32 m
coeficiente de rodadura: 0,015
Clculos:
Resistencia a la rodadura: .cos . 0,015 cof G x s(8,53 ) 2000 29,67 -
15Resistencia debida a la pendiente: . 2000 300
1002000 0,5
Fuerza necesaria para la aceleracin: . 10010
El esfuerzo total a aplicar en las ruedas es igual
o x kg f
G sen x kg f
xF m a kg f
a: 429,67 kg
El par resistente en las ruedas es igual a: 429,67 x 0,32m= 137,49 k.m
Caso 1: Que el vehculo sea capaz de arrancar enuna pendiente del 15%, con una aceleracin del 0,5
m/s2, partiendo de parado
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
22/33
Determinacin de las relaciones de
velocidad
Si el motor entrega =13 kg.m,
Siendo la multiplicacin total en el sistema de transmisin:
.
La relacin total en 1ra ser:137,49 kg.m
13,225:10,80x13 kg.mI
m
rtr
m
tr
M
Mi
M
i
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
23/33
Determinacin de las relaciones de
velocidad
( / )
Para el mismo vehculo:
Asumiendo una velocidad mxima del vehculo de 210 km/h
Clculos:
La velocidad mxima del vehculo est dada por la siguiente expresin:
. 0,32 60000,377 0,377.
u
r mmx km h
tr t
r n xV
i i
0,377 0,32 60003,45
210
u
u
r
tr
x xi
Caso 2: Que el vehculo alcance una velocidadmxima determinada
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
24/33
Determinacin de las relaciones de
velocidad
Caso 2: Que el vehculo alcance una velocidadmxima determinada
Hay tres enfoques diferenciados para seleccionar n para la velocidad mxima
del vehculo:
-Diseo optimo
-Sobrerevolucionado
-Subrevolucionado
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
25/33
Determinacin de las relaciones develocidad
-A mayor nmero de relaciones intermedias, mejor aproximacin a la hiprbola terica, pero aumenta la
frecuencia del cambio y el peso y tamao de la caja.
-Un turismo se desplaza, a menudo, en marchas altas.
-La proporcin de la utilizacin de cada una de las relaciones
depende del tipo de vehculo, la aplicacin y el entorno.
-A menor salto entre relaciones, mayor suavidad y
progresividad de cambio.
Seleccin de las relaciones intermedias
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
26/33
Determinacin de las relaciones develocidad
-La velocidad de cambio entre relaciones consecutivas debepermitir que la inferior no alcance la velocidad mxima del
motor cuando la superior ha alcanzado la velocidad mnima
de cambio (normalmente la de mximo par).
1 max
max
n N
n M
i n
i n
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
27/33
Existen dos procedimientos efectivos para calcular elescalonamiento entre relaciones de velocidad:
1) Escalonamiento geomtrico: mismo salto entre todas las
relaciones.
2) Escalonamiento progresivo: relaciones de velocidades
ms altas tienen un escalonamiento ms estrecho.
Clculo
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
28/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Mtodo del escalonamiento geomtrica
Implica que todas las relaciones tienen la misma importancia,
es decir, las diferencias con la hiprbola terica son lasmismas para todas las marchas
max 1
max
( ).
donde:
, la relacin de velocidad determinada, nmero de relaciones de la caja
N Ztotal
M
Z n
n z
ni
n
i i
nZ
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
29/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Para un vehculo cuya zona de autoregulacin se sitan entre los 4000 y 6000 rpm.
Seleccionamos una caja de 5 velocidades, la 4ta es directa.
Calcular las relaciones de transmisin.
Ejemplo
max
max
( )
(4 3) (4 3)
(4 2) (4 2)
(4 1) (4 1)
(4 5) (4 5)
60001,5
4000De la frmula
.
1
. 1 1,5 1,5:1
. 1 1,5 2,25:1
. 1 1,5 3,375:1
. 1 1,5 0,667 :1
N
M
Z n
n z
IV
III IV
II IV
I IV
V IV
n
n
i i
i
i i x
i i x
i i x
i i x
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
30/33
Determinacin de las relaciones develocidad
Mtodo del escalonamiento progresivo
Existe un nuevo salto que define la progresividad del
escalonamiento.
11 0,5( 1)( 2)
2
( ) 0,5( )( 1)
1 2
1
2
1.
. .
donde:
, la relacin de velocidad determinada
, nmero de relaciones de la caja
1,1 1,7
1 1,2
ZtotalZ Z
Z n Z n Z n
n z
i
i i
n
Z
a
a
2
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
31/33
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
32/33
Determinacin de las relaciones de
velocidad
En la siguiente figura, muestra que el funcionamiento del vehculo en pendientes
slo es posible en la zona donde las curvas de potencia resistentes estn cubiertas
por la curva de potencia motriz en la rueda, siendo la pendiente lmite, aquella en
la que las curvas son aproximadamente tangentes (7,5%).
Curvas de utilizacin
Curva de utilizacin de un vehculo en toma
directa
(E= excedente de potencia en terreno horizontal)
, Potencia del motor, Potencia en las ruedas
0,85
j
j
PP
P P
-
7/30/2019 1 Calculos en Caja de Velocidades Mecanica Muy Bueno Estudiar
33/33
Determinacin de las relaciones de
l id d
Las rampas ms fuertes no podrn subirse sino es a condicin de hacer corresponder las rpm del
motor a velocidades del vehculo ms pequenas. Adoptando las relaciones determinadas
anteriormente, se obtienen la curvas del siguiente grfico
Mtodo de las potencias
Curva de utilizacin de un vehculo equipado con caja de 4 velocidades
top related