semestrálna práca orlando
TRANSCRIPT
SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA
V BRATISLAVE
STROJNÍCKA FAKULTA
Cestné motorové vozidlá
Semestrálna práca
Chevrolet Orlando 1.8
Peter Ruža 2012/4
1
Obsah
Obsah ........................................................................................................................... 1
Úvod ............................................................................................................................ 2
1. Technické parametre vozidla ................................................................................... 3
3. Hnacia sústava ......................................................................................................... 4
3.1 Motor ..................................................................................................................... 4
3.2 Otáčková charakteristika ....................................................................................... 5
3.3 Jazdné výkony ........................................................................................................ 5
3.4 Prevodové pomery ................................................................................................ 6
4. Podvozkový mechanizmus ....................................................................................... 6
4.1 Nápravy.................................................................................................................. 6
4.2 Brzdy ...................................................................................................................... 6
4.3 Kolesá .................................................................................................................... 6
5. Karoséria .................................................................................................................. 7
6. Bezpečnostné prvky ................................................................................................. 8
7. Výpočty .................................................................................................................... 9
7.1 Jazdné odpory ........................................................................................................ 9
7.2 Pílový diagram ..................................................................................................... 10
7.3 Dynamická charakteristika vozidla ...................................................................... 12
7.4 Určovanie ťažiska ................................................................................................. 13
7.5 Stabilita vozidla .................................................................................................... 14
Záver .......................................................................................................................... 18
Použitá literatúra ....................................................................................................... 19
2
Úvod
Tento semestrálny projekt pojednáva o motorovom vozidle Chevrolet Orlando 1.8. Práca
pozostáva z opisu vozidla, jeho parametrov a charakteristík motora. V práci sú uvedené
výpočty charakteristík motora, hnacej sústavy a rozloženia hmotností vozidla. Model Orlando
je produktom americkej automobilky General Motors (GM). Chevrolet Orlando je
štvordverový minivan, ktorý svojou eleganciou pripomína skôr malé SUV. Toto vozidlo je
predovšetkým určené pre mladé rodiny, ale dokáže uspokojiť všetkých priaznivcov
viacmiestnych áut a to všetko vo veľmi prijateľnej cene už od 15 500 €. Motor je umiestnený
vpredu a pohon je 4×4 alebo prednej nápravy. Orlando využíva dva benzínové motory – 1,8
alebo 2,4 litra alebo dieselový motor s objemom 2.0 litra. Pri kúpe je možné si vybrať z päť
alebo šesťstupňovej manuálnej prevodovky alebo zo šesťstupňovej automatickej
prevodovky. Na obrázku 1 možno vidieť pohľad na vozidlo Chevrolet Orlando, ktorému sa
v tejto práci venujem.
Obrázok 1 Chevrolet Orlando
3
1. Technické parametre vozidla
Vonkajšie a vnútorné rozmery vozidla :
Obrázok 2 Chevrolet Orlando – vonkajšie rozmery
Vonkajšie rozmery vozidla:
dĺžka (mm): 4652
šírka (mm): 1836
výška (mm): 1633
rázvor (mm): 2760
rozchod vpredu (mm): 1584
rozchod vzadu (mm): 1588
svetlá výška (mm): 123
prevádzková hmotnosť (kg): 1603
4
3. Hnacia sústava
3.1 Motor
Objem motora (cm3): 1796 ccm
Počet valcov: 4-valcový radový
Výkon: 141 k/104 kW@6200 ot./min
Krútiaci moment: 176 Nm@3800 ot./min
Typ paliva: benzín
Systém vstrekovania paliva: viacbodové sekvenčné
Prevodovka: 5-stupňová manuálna
Riadenie: elektrický posilňovač riadenia
Pohon nápravy: pohon predných kolies
Brzdy: brzdy predné kotúčové
chladené, zadné kotúčové plné
Obrázok 3 Motor Ecotec 1.8L I-4 VVT (2H0)
5
3.2 Otáčková charakteristika
Obrázok 4 Otáčková charakteristika motora
3.3 Jazdné výkony
Maximálna rýchlosť: 185 km/h
Zrýchlenie 0-100 km/h: 11.6 s
Spotreba: mesto 9.7 l/100km
Spotreba: mimo mesto 5.9 l/100km
Spotreba: kombinovaná 7.3 l/100km
Emisie CO2 172 g/km
Emisná trieda Euro V
Otáčky motora [ot./min]
Toči
vý m
om
ent
[N
m]
Výko
n [kW
]
6
3.4 Prevodové pomery
I. stupeň: 3.181
II. stupeň: 2.158
III. stupeň: 1.481
IV. stupeň: 1.121
V. stupeň: 0.886
Stály prevod: 4.176
Spiatočka: 3.545
Mechanická účinnosť celého prevodového ústrojenstva: =0,95
4. Podvozkový mechanizmus
Podvozok Chevroletu Orlanda ponúka dobre vyvážené vlastnosti, stabilitu a tiež malé
náklony v zákrutách.
4.1 Nápravy
Predná náprava: nezávislé zavesenie s pružiacou jednotkou McPherson
Zadná náprava: kľuková náprava
4.2 Brzdy
Predné brzdy: kotúčové s vnútorným chladením
Zadné brzdy: kotúčové
4.3 Kolesá
Pneumatiky: 225/50 R17
Disky: 17" zliatinové disky
7
5. Karoséria
Obrázok 5 Karoséria a interiér
Na obrázku 5 je zobrazený prierez karosériou Orlanda a tiež rozmiestnenie sedadiel. Nové
Orlando reprezentuje koncepciu typického rodinného vanu s viacúčelovým charakterom. Ako
predstaviteľ novej generácie modelov značky Chevrolet prichádza s vlastnou filozofiou
dizajnu veľkopriestorových vozidiel, ktorej zámerom je vyvrátiť zaužívaný názor, že karoséria
rodinného vanu je len "značkovými identifikátormi oblepená uniformná krabica". Práve
z tohto dôvodu sa dizajnéri na vyslovene prakticky tvarovanej karosérii Orlanda nebáli
opticky „oddeliť“ prednú kapotu, či provokatívne zvýrazniť lemy blatníkov. Výsledkom
je robustná, rešpekt vzbudzujúca vizáž s prekvapivo energickým vizuálnym nábojom, ktorá
pripomína viac crossover, než typický van. Nakoniec, výrobca inšpiráciu v obľúbených
mestských crossoveroch aj oficiálne priznáva a dokonca ju prezentuje ako nový štylistický
smer pre budúce rodinné MPV. S dvojitou maskou chladiča, horizontálne rozdelenou
priečkou vo farbe karosérie a veľkým zlatistým „motýlikom“ v jej strede sa Orlando vizuálne
prezentuje ako nespochybniteľný Chevrolet. Vodorovne rozdelené hlavné svetlomety
nenápadne odkazujú na veľké SUV modely, ktorými sa značka presadzuje na americkom
kontinente.
8
6. Bezpečnostné prvky
Orlando používa najnovšiu technológiu airbagov a má ich hneď 6 - dvojité predné airbagy,
bočné a okenné airbagy na ochranu krku a hlavy v prípade bočného nárazu. Deti sú chránené
vďaka štandardne umiestneným úchytom ISOFIX na krajných zadných sedadlách. Orlando je
vybavené odolnou bezpečnostnou vystuženou klietkou, ktorá obsahuje “dlhú vidlicu” vysoko
absorbujúci systém, ktorý znižuje dopad akéhokoľvek nárazu a chráni cestujúcich. Systém
‘Elektronickej kontroly stability ESC‘ pomáha zabrániť šmyku automatickým postupným
pribrzďovaním kolies, ktoré vám pomáha rýchlo získať späť kontrolu. Parkovanie je taktiež
bezpečnejšie – LT a LTZ verzie ponúkajú systém inteligentného parkovacieho asistenta k
ochrane exteriéru vozidla od zbytočných poškodení. Na obrázku 6 sú zobrazené niektoré
prvky vonkajšej ochrany vozidla.
Obrázok 6 Bezpečnostné prvky
9
7. Výpočty
7.1 Jazdné odpory
7.1.1 Odpor valivého trenia na rovine
Koeficient valivého odporu f pre asfalt sa pohybuje v rozmedzí 0,006 až 0,02, vo výpočtoch si
vyberám hodnotu 0,012 a pohotovostná hmotnosť vozidla m je 1603 kg, gravitačné
zrýchlenie g je 9,81 m/s².
1603 . 0,012. 9,81 = 188,71 N
Automobil pri jazde po rovine prekonáva valivé trenie o veľkosti 188,71 N.
7.1.2 Odpor valivého trenia v stúpaní Rv
Uhol stúpania vozovky: α=15°
Automobil pri stúpaní do kopca s uhlom stúpania 15° prekonáva odpor valenia 182,3 N .
7.1.3 Odpor vzduchu Rvz
Odpor vzduchu
Hustota (kg/ m²) Súčiniteľ odporu
vzduchu Cx
Čelná plocha S
(m²)
Rýchlosť vozidla
(km/h) Odpor vzduchu (N)
1.25 0,25 2,7724 30 30,058
1.25 0,25 2,7724 60 120,335
1.25 0,25 2,7724 90 270,742
1.25 0,25 2,7724 120 481,223
1.25 0,25 2,7724 150 752,074
1.25 0,25 2,7724 185 1144,019
Tabuľka 1 Odpory vzduchu pri rôznych rýchlostiach
10
7.1.4 Odpor stúpania Rst
Uhol stúpania vozovky: α=15°
Automobil pri tomto stúpaní prekonáva odpor stúpania 4070 N.
7.1.5 Celkový odpor Rc
Uhol sklonu vozovky: α=15°C.
Súčiniteľ valivého trenia pre asfalt: f=0,012.
Rýchlosť automobilu: v=120 km/h.
Súčiniteľ odporu vzduchu: Cx=0,25.
Čelná plocha: S=2,7724 m².
Hustota vzduchu : ρ=1,25 kg/m3.
Celkový odpor automobilu pri rýchlosti 120km/h a stúpaní vozovky 15° je 4733 N.
7.2 Pílový diagram
Maximálnu rýchlosť na jednotlivé rýchlostne stupne vypočítam zo vzťahu :
, polomer kolesa
, maximálne otáčky
11
Rýchlosť na 1. prev. st. (km/h)
Rýchlosť na 2. prev. st. (km/h)
Rýchlosť na 3. prev. st. (km/h)
Rýchlosť na 4. prev. st. (km/h)
Rýchlosť na 5. prev. st. (km/h)
Ic=13,284 Ic=9,012 Ic=6,185 Ic=4,681 Ic=3,7
58 85 124 163 207
Tabuľka 2 Rýchlosť automobilu na rôznych prevodových stupňoch
Graf 1 Pílový diagram
Z pílového diagramu nám vyplýva že maximálna rýchlosť na 5. prevodovom stupni je 207
km/h, avšak ide len o teoretickú rýchlosť pri uvažovaní nulového celkového jazdného
odporu, teda automobil túto rýchlosť reálne nedosiahne.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 50 100 150 200 250
Otá
čky
mo
tora
n [
ot/
min
]
Rýchlosť vozidla n [km/h]
1.stupeň
2.stupeň
3.stupeň
4.stupeň
5.stupeň
n max
12
7.3 Dynamická charakteristika vozidla
7.3.1 Hnacie sily
Ic 13,284 9,012 6,185 4,681 3,7
otáčky Mm [Nm] FH₁ [N] FH₂ [N] FH₃ [N] FH₄ [N] FH₅ [N]
1300 135 5210 3535 2426 1835 1450
1800 148 5712 3875 2660 2013 1591
2300 158 6097 4137 2839 2149 1698
2800 166 6403 4344 2981 2256 1783
3300 172 6642 4506 3093 2341 1850
3800 176 6788 4605 3161 2392 1891
4300 173 6682 4533 3111 2355 1861
4800 168 6483 4398 3018 2284 1806
5300 165 6363 4317 2963 2242 1772
5800 162 6257 4245 2913 2204 1743
6200 150 5792 3929 2697 2041 1613
Tabuľka 3 Veľkosti síl na jednotlivých prevodových stupňoch pri rôznych otáčkach
Rýchlosť (km/h)
Rýchlosť (m/s)
Rcelk 0% Rcelk 10% Rcelk 20% Rcelk 30% Rcelk 40%
10 2,78 192 1753 3272 4703 6018
50 13,89 272 1833 3353 4784 6099
90 25 459 2020 3540 4971 6286
120 33,33 670 2231 3750 5181 6496
150 41,67 941 2502 4021 5452 6767
185 51,39 1333 2894 4413 5844 7159
Tabuľka 4 Ceľkový odpor pri rôznych odporoch stúpania
Pk = Fh .vmax
Krivka konštantného výkonu
Prevodový stupeň
Maximálna rýchlosť vmax
(km/h)
Hnacia sila Fh (N)
Výkon na kolesách Pk
(kW)
I. 57,51 5792 93 II. 84,77 3929 93 III. 123,51 2697 93 IV. 163,2 2041 93 V. 206,47 1613 93
Tabuľka 5 Krivka konštantného výkonu
13
Graf 2 Dynamická charakteristika vozidla a jazdné odpory
Z grafu vyplýva, že so zvyšovaním rýchlosti automobilu, narastal aj celkový jazdný odpor,
ktorý pri teoretickej rýchlosti 207 km/h a stúpaní 40% mal hodnotu až 7159N. Z grafu je
vidieť, že reálna maximálna rýchlosť automobilu pri 0% stúpaní sa pohybuje v okolí 185km/h,
čo súhlasí aj z udávanou maximálnou hodnotou výrobcu automobilu.
7.4 Určovanie ťažiska
Výška ťažiska h :
výška vozidla: 1,633 [m]
h≐(0,38 0,39) . ha [m]
h≐0,38 . 1,633
h≐0,621 [m]
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 50 100 150 200
Hn
acia
sila
na
kole
sách
Fh
[N
]/ C
elk
ové
od
po
ry R
c [N
]
Rýchlosť vozidla v [km/h]
Fh1 na 1. prevodovomstupniFh2 na 2. prevodovomstupniFh3 na 3. prevodovomstupniFh4 na 4. prevodovomstupniFh5 na 5. prevodovomstupniCelkový odpor Rc pri 0%stúpaníKrivka konštantnéhovýkonuCelkový odpor Rc pri 10%stúpaníCelkový odpor Rc pri 20%stúpaníCelkový odpor Rc pri 30%stúpaníCelkový odpor Rc pri 40%stúpaní
v max
14
7.5 Stabilita vozidla
7.5.1 Stabilita vozidla v zákrute
Šírka nápravy: a= 1,584 m
Výška ťažiska: h=0,621 m
Polomer zákruty: r=30 m
Minimálna rýchlosť pri ktorej sa auto prevráti :
=√
=19,37 m/s = 70 km/h
Bočný súčiniteľ priľnavosti: μb=0,75
Polomer zákruty: r=30m
Minimálna rýchlosť, pri ktorej auto dostane šmyk :
=√
7.5.2 Priečna stabilita vozidla
a) Uhol pri zošmyknutí: b) Uhol pri prevrátení:
G . sin β . G . cos β G . sin β . h G . cos β .
sin β / cos β sin β / cos β
tan β tan β a / 2 . h
β arctan β
β arctan(0,75) β
β 36,52° β 51,9°
15
7.5.3 Stabilita vozidla v naklonenej zákrute
7.5.3.1 Naklonená vnútorná zákruta
Šírka nápravy: a= 1,584 m
Výška ťažiska: h=0,621 m
Polomer zákruty: r=30 m
Uhol naklonenia vozovky: β=20°
Polomer zákruty: r=30m
Rýchlosť na vynesenie vozidla von z dráhy :
=√
=30,02 m/s = 108,1 km/h
Bočný súčiniteľ priľnavosti: μb=0,75
Polomer. zákruty: r=30 m
Uhol naklonenia roviny: β=20°
Šmyková rýchlosť :
=√
Hodnota tanβ musí byť väčší ako súčiniteľ adhézie , z toho vyplýva, že sa automobil
nezošmykne, ani keď bude stáť.
7.5.3.2 Naklonená vonkajšia zákruta
Šírka nápravy: a= 1,584 m
Výška ťažiska: h=0,621 m
Polomer zákruty: r=30 m
Uhol naklonenia vozovky: β=20°
Rýchlosť prevrátenia vozidla von z dráhy :
√
16
=23,13m/s = 83,28 km/h
Bočný súčiniteľ priľnavosti: μb=0,75
Polomer. zákruty: r=30 m
Uhol naklonenia roviny: β=20°
Rýchlosť, pri ktorej sa auto začne šmýkať von zo zákruty :
=√
=9,45 m/s = 34 km/h
7.5.4 Určenie maximálnej rýchlosti pri prejazde zákrutou pri rôznych polomeroch zákruty
a rôznych povrchoch
Maximálnu možnú rýchlosť, ktorou prejde automobilu bez pošmyknutia cez zákrutu pri
rôznych polomeroch a rôznych povrchoch určíme zo vzťahu :
=√
17
Polomer
zákruty
[m]
Betón
Asfalt
Poľná cesta
Piesok
Sneh
Ľad
20 50,43 47,84 45,10 29,83 22,55 15,95
30 61,76 58,59 55,24 36,54 27,62 19,53
40 71,31 67,65 63,78 42,19 31,89 22,55
50 79,73 75,64 71,31 47,17 35,66 25,21
60 87,34 82,86 78,12 51,68 39,06 27,62
70 94,34 89,50 84,38 55,81 42,19 29,83
80 100,85 95,68 90,20 59,66 45,10 31,89
90 106,97 101,48 95,68 63,28 47,84 33,83
100 112,76 106,97 100,85 66,71 50,43 35,66
Tabuľka 6 Maximálne rýchlosti automobilu pri prejazde zákrutou za rôznych podmienok
Graf 3 Závislosť maximálnej rýchlosti automobilu pri prejazde zákrutou od polomeru zákruty pri rôznych typoch
povrchov
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
Rýc
hlo
sť a
uto
mo
bilu
pri
pre
jazd
e z
ákru
tou
[km
/h]
Polomer zákruty [m]
Betón
Asfalt
Poľná cesta
Piesok
Sneh
Ľad
18
Záver
V mojej semestrálnej práci som vypočítal celkové jazdné odpory a hnacie sily pri
rôznych otáčkach motora, ktoré sú popísané v tabuľkách číslo 3 a 4, z ktorých som následne
vyniesol hodnoty na graf a vytvoril dynamickú charakteristiku vozidla (graf 2). So zvyšovaním
rýchlosti automobilu, narastal aj celkový jazdný odpor, ktorý pri teoretickej rýchlosti 185
km/h a stúpaní 40% mal hodnotu až 7159N. Z grafu je vidieť, že reálna maximálna rýchlosť
automobilu pri 0% stúpaní sa pohybuje v okolí 185km/h, čo súhlasí aj z udávanou
maximálnou hodnotou výrobcu automobilu.
V práci som tiež vypočítal maximálne dosahované teoretické rýchlosti na
jednotlivých prevodových stupňoch, z ktorých som následne vytvoril pílový diagram(graf 1).
Z pílového diagramu nám vyplýva že maximálna rýchlosť na 5. prevodovom stupni je 210
km/h, avšak ide len o teoretickú rýchlosť pri uvažovaní nulového celkového jazdného
odporu, teda automobil túto rýchlosť reálne nedosiahne.
Výsledky práce potvrdili, že ide o verziu so slabším motorom. Avšak v tejto cene mu
ťažko nájsť konkurenciu, pre rodiny a mladých ľudí plne spĺňa požiadavky, a v portfóliu
Chevrolet sú aj verzie so silnejšími motorizáciami.
19
Použitá literatúra
http://www.callacar.co.za/5/VehicleID/8177
http://www.chevrolet.sk/modely/orlando/vybava-a-technicke-udaje.html
http://www.chevrolet.sk/