Badanie rozpływu energii pojazdu samochodowego

Streszczenie

W niniejszym opracowaniu przedstawiono próbę scharakteryzowania układu napędowego samochodu ciężarowo – terenowego STAR 266 jako przykładu samo-chodu o napędzie (6X6) na wszystkie trzy osie pojazdu. Obliczenia rozpływu energii dokonane zostały w sposób pośredni, na podstawie średnich sprawności mechanicz-nych poszczególmechanicz-nych podzespołów z uwzględnieniem szczegółowej budowy. Przed-stawiono także straty mocy w oparciu o wyliczenia sprawności układu przeniesienia napędu i charakterystykę współpracującego z nim silnika.

Słowa kluczowe: rozpływ energii, układ przeniesienia napĊdu, sprawnoĞü, straty energii 1. Wprowadzenie

W celu obliczenia rozpływu energii w pojeĨdzie niezbĊdna jest znajomoĞü mocy silnika lub charakterystyk momentu i prĊdkoĞci obrotowej silnika danego pojazdu, te niezbĊdne dane moĪe-my pozyskaü w wyniku uprzednio przeprowadzonych badaĔ silnika na stanowisku dynamome-trycznym, lub w wyniku pełnych badaĔ rozpływu energii nie tylko układu przeniesienia napĊdu lecz takĪe silnika. SprawnoĞü układu przeniesienia napĊdu stanowi iloczyn sprawnoĞci poszcze-gólnych podzespołów: sprzĊgła, przekładni, wałów z przegubami oraz mostu napĊdowego. W układzie napĊdowym, pozbawionym urządzeĔ pracujących z ciągłym poĞlizgiem, dominującym Ĩródłem strat energetycznych są przekładnie. Dla dokładnego zobrazowania strat wystĊpujących w tym układzie konieczna jest wnikliwa analiza zjawisk zachodzących w kaĪdym z wybranych elementów przekazujących napĊd i próba dokonania obliczeĔ wystĊpujących strat energii.

2. Bilans energetyczny silnika

Bilans cieplny silnika to zestawienie rozdziału ciepła dostarczonego do silnika na prace uĪy-teczną i poszczególne straty.

2.1. ZewnĊtrzny bilans energetyczny silnika

ZewnĊtrzny bilans cieplny (bilans cieplny całego silnika) opiera siĊ na pomiarach energii me-chanicznej oraz energii cieplnej oddawanej przez silnik na zewnątrz. Wykorzystywany najczĊĞciej ze wzglĊdu na brak trudnoĞci w jego sporządzaniu.

Aby okreĞliü poszczególne składniki bilansu, naleĪy zmierzyü te parametry, które są potrzeb-ne do ich obliczenia. Jednak w praktyce nie jest moĪliwe wykonanie takich pomiarów, w oparciu, o które moĪna by obliczyü lub ustaliü w inny sposób wszystkie pozycje bilansu.

W związku z tym, pewne wielkoĞci wystĊpujące w bilansie przyjmuje siĊ umownie, np. jako dopełnienie do 100%. Bilans energetyczny silnika spalinowego składa siĊ w zasadzie z trzech

głównych pozycji, a mianowicie: • ciepło doprowadzone z paliwem, • praca uĪyteczna,

• straty: chłodzenia, niezupełnego spalania, wylotowa, mechaniczna; tarcia i napĊdów po-mocniczych i inne.

Ogólne równanie bilansu zewnĊtrznego ma postaü:

(1)

Q – ciepło dostarczone do silnika w J/h

Qe – ciepło uĪyteczne (zamienione na pracĊ uĪyteczną) w J/h Qch – ciepło chłodzenia w J/h

Qw – ciepło wydechu w J/h

Qn – straty niezupełnego lub niecałkowitego spalania w J/h Qr – reszta bilansu w J/h

Zasadnicze zestawienie bilansowe moĪna przedstawiü takĪe innym równaniem:

lub (2)

gdzie:

Qo – strumieĔ energii cieplnej dostarczonej z paliwem, kW Qu – strumieĔ energii uĪytecznej, moc uĪyteczna, zmierzona, kW ȈS – suma strat, kW

Schl – strumieĔ cieplny chłodzenia, strata chłodzenia, kW

Sodl – strumieĔ cieplny odprowadzonych spalin, strata odlotowa, kW

Sco – strumieĔ cieplny niezupełnego spalania, strata niezupełnego spalania, kW Sm – strumieĔ strat mechanicznych, straty mechaniczne, kW

ȈSstr – inne straty, kW

Do graficznego przedstawienia bilansu cieplnego słuĪy wykres zwany wykresem Sankey′a (rys. 1) obrazujący drogi rozpływu energii dostarczonej w paliwie na zewnątrz silnika, przy czym z wykresu tego oprócz poszczególnych najwaĪniejszych strat okreĞliü moĪna teĪ ich wzajemne powiązania [6]. r n w ch e

Q

Q

Q

Q

Q

Q

=

+

+

+

+

Q

Q

ȈS

Qo

Qu

Schl

Sodl

Sco

Sm

Ȉ

Sstr

Rysunek 1. Wykres Sankey′a przedstawiający w przybliżeniu bilans energetyczny (cieplny) silnika ħródło: [6].

Tabela 1. Przeciętne wartości procentowe poszczególnych składników bilansu cieplnego

Rodzaj silnika qe qch qw+qn qr

Silniki ZI 24 ÷ 32 % 32 ÷ 30 % 36 ÷ 40 % ≈ 8 % Silniki ZS 32 ÷ 38 % 28 ÷ 25 % 30 ÷ 27 % ≈ 10 %

ħródło: [6].

Podane na rys. 1 informacje nie są precyzyjne i stanowią jedynie przybliĪone wartoĞci prze-ciĊtne. Obecnie w wysokodoładowanych silnikach ZS wartoĞü energii zamienionej na pracĊ uĪy-teczną Qu osiąga i przekracza 50% energii doprowadzonej do silnika [12].

Równanie bilansu cieplnego moĪna równieĪ przedstawiü w postaci procentowej, przyjmując ciepło dostarczone do silnika jako 100%.

(3) Bilans odnosi siĊ do energii doprowadzonej z paliwem, którą przyjmuje siĊ za 100%, wyraĪa-jąc nastĊpnie poszczególne pozycje bilansu jako procentowe składniki (rys. 1). Wówczas stosunek pracy uĪytecznej do ciepła doprowadzonego daje sprawnoĞü ogólną silnika.

Cały bilans moĪna odnieĞü do jednostki czasu, czyli podzieliü wszystkie pozycje wystĊpujące w bilansie przez czas wykonania bilansu. Uzyskamy wówczas bilans strumieni energii, a jeĪeli czas pomiaru dąĪy do zera to bĊdzie to bilans mocy [2].

Postaü bilansu cieplnego w znacznym stopniu zaleĪy od warunków pracy silnika. Zmiany ob-ciąĪenia, prĊdkoĞci obrotowej, temperatury w układzie chłodzenia itd. powodują zmiany rozdziału

% 100 = + + + + ch w n r e q q q q q

ciepła i dlatego w celu uzyskania pełnego obrazu rozdziału ciepła wyznacza siĊ bilanse cieplne dla róĪnych warunków pracy.

WartoĞci strat wylotu i chłodzenia zaleĪą od warunków eksploatacyjnych i od konstrukcji sil-nika. Na przykład, ze wzrostem prĊdkoĞci obrotowej silnika maleją straty chłodzenia wskutek skrócenia czasu zetkniĊcia gorących gazów ze Ğciankami cylindra, natomiast straty wylotu wzra-stają z tej samej przyczyny.

WyodrĊbnienie składowych strat ciepła umoĪliwia okreĞlenie wpływu poszczególnych czynni-ków na prace silnika w róĪnych warunkach i ustalenie Ğrodczynni-ków prowadzących do zwiĊkszenia jej efektywnoĞci.

Straty oporów mechanicznych dzieli siĊ na dwie grupy:

• Straty tarcia tłoka i pierĞcieni o gładĨ cylindrową oraz czopów głównych i korbowych w łoĪyskach; straty te są zaleĪne głównie od prĊdkoĞci obrotowej silnika oraz, w mniej-szym stopniu, od jego obciąĪenia.

• Straty mocy związane z napĊdem rozrządu, pompy wtryskowej lub aparatu zapłonowego, wentylatora, pompy wodnej i olejowej oraz straty związane z pokonaniem oporów wenty-lacyjnych. Straty te są zaleĪne tylko od prĊdkoĞci obrotowej silnika

WewnĊtrzny bilans cieplny silnika okreĞla podział ciepła odbywający siĊ bezpoĞrednio w cyldrze silnika. WewnĊtrzny bilans cieplny wykonywany jest na podstawie dokładnego wykresu in-dykatorowego [13]. Tak sporządzony bilans umoĪliwia bardziej wnikliwe zbadanie pracy silnika i wpływu na nią róĪnych czynników. Jest trudniejszy do sporządzenia ze wzglĊdu na koniecznoĞü dysponowania odpowiednią aparaturą pomiarową.

Rysunek 2. Schemat układu pomiarowego do indykacji silnika spalinowego ZI ħródło: [7].

Moc uĪyteczna silnika

Moc przekazywana przez silnik odbiornikowi mocy w dowolnych warunkach pracy silnika. Moc ta jest obliczana z zaleĪnoĞci:

(4) pe – Ğrednie ciĞnienie uĪyteczne w Pa

Vs– objĊtoĞü suwowa jednego cylindra

n – prĊdkoĞü obrotowa silnika i – liczba cylindrów

τ – liczba obrotów wału korbowego na jeden suw pracy

Moc uĪyteczną moĪna równieĪ wyznaczyü na podstawie wyników pomiarów momentu obro-towego i prĊdkoĞci obrotowej uzyskanych podczas badania silnika na stanowisku hamownianym.

[ ]

W

n

M

N

=

⋅

2

π

⋅

3. SprawnoĞü układu przeniesienia napĊdu

SprawnoĞü układu przeniesienia napĊdu stanowi iloczyn poszczególnych podzespołów: sprzĊ-gła, przekładni, wału z przegubami oraz mostu napĊdowego. StrumieĔ mocy przepływając przez kaĪdy z tych mechanizmów zmniejsza siĊ, co spowodowane jest z wystĊpującymi tam oporami.

p w b s m

η

η

η

η

η

=

⋅

⋅

⋅

η

η

η

η

η

η

=

⋅

⋅

⋅

⋅

Wzór ten moĪna przetwarzaü w zaleĪnoĞci od badanego modelu układu, dla układu przenie-sienia napĊdu w samochodzie terenowo – ciĊĪarowym z napĊdem na trzy osie, gdzie wystĊpuje zwielokrotnienie elementów składowych układu, moĪemy przyjąü powyĪszy wzór w nastĊpującej formie:

(7) Stosując powyĪszy wzór naleĪy pamiĊtaü, Īe podnosząc do potĊgi moĪemy tylko sprawnoĞci podzespołów o jednakowej wartoĞci.

3. 1. SprzĊgło

Podczas normalnej pracy bez poĞlizgu, jedyne straty jakie wystĊpują są to straty wentylacyjne, powstające na skutek obrotu sprzĊgła w oĞrodku powietrza wewnątrz zabudowanej osłony. Wpra-wione w ruch powietrze ociera siĊ o elementy sprzĊgła i Ğcianki osłony, nagrzewa siĊ i w ten spo-sób czĊĞü energii mechanicznej zostaje zamieniona na energiĊ cieplną.

Straty te zaleĪne są od prĊdkoĞci obrotowej. Przy małych prĊdkoĞciach obrotowych silnika straty te są bliskie zeru, a wzrastają wraz ze wzrostem prĊdkoĞci obrotowej. Nie zaleĪą one nato-miast od wielkoĞci momentu przenoszonego przez sprzĊgło. PoniewaĪ straty są zmienne równieĪ zmienna jest sprawnoĞü mechaniczna sprzĊgła ciernego. SprzĊgło jest przetwornicą prĊdkoĞci i charakteryzuje siĊ tym, Īe wartoĞü momentu obrotowego na wejĞciu M1 i na wyjĞciu M2 są sobie

równe przy róĪnych wartoĞciach prĊdkoĞci kątowej na wejĞciu Ȧ1 i na wyjĞciu Ȧ2

[ ]

W

i

n

V

p

N

τ

⋅

⋅

⋅

=

η

η

η

η

η

η

=

⋅

⋅

⋅

⋅

(8)

Z kolei moc na wejĞciu N1 i na wyjĞciu N2 wynosi odpowiednio

(9)

Stąd sprawnoĞü sprzĊgła

(10)

Podczas ruszania samochodu z miejsca nastĊpuje wyrównywanie prĊdkoĞci kątowej Ȧ1

i Ȧ2 i sprawnoĞü sprzĊgła roĞnie liniowo ze zwiĊkszeniem prĊdkoĞci kątowej, osiągając jednoĞü

przy Ȧ1 = Ȧ2. PoĞlizg sprzĊgła jest wyraĪany, podobnie jak poĞlizg kół, sposobem wzglĊdnym

[10].

(11) SprawnoĞü sprzĊgła jest, zatem funkcją liniową stosunku prĊdkoĞci kątowej, a takĪe funkcją li-niową poĞlizgu. ĝrednia wartoĞü sprawnoĞci włączonego sprzĊgła ciernego wynosi: _ηs = 0,998 3. 2. Skrzynia biegów

Skrzynia biegów jest to mechanizm, którego zadaniem jest zmiana przełoĪeĔ dynamicznych i kinematycznych pomiĊdzy silnikiem, a pozostałą czĊĞcią układu napĊdowego.

W skrzyni biegów moĪna wyodrĊbniü nastĊpujące Ĩródła strat energetycznych: • tarcie w łoĪyskach

• tarcie w uszczelnieniach

• tarcie w zazĊbieniach i uderzenia miĊdzyzĊbne • straty hydrauliczne

WielkoĞü tych strat zaleĪy od budowy skrzynki biegów, czyli od: • rodzaju i iloĞci łoĪysk

• rodzaju i iloĞci uszczelnieĔ • iloĞci kół zĊbatych

• dokładnoĞci wykonania zazĊbieĔ i od gładkoĞci powierzchni zĊbów • iloĞci i lepkoĞci oleju

• iloĞci i wielkoĞci kół zĊbatych obracających siĊ w oleju Straty zaleĪą równieĪ od warunków pracy, czyli od:

• prĊdkoĞci obrotowej M1 = M2 , ω1 ≠ ω2 N1 = M1ω1 , N2 = M2ω2 , 1 2 1 2

ω

ω

η

=

=

N

N

S

_η

ω

ω

ω

−

₌

₋

=

1

• wielkoĞci przenoszonego momentu obrotowego • temperatury oleju

Parametry te, w trakcie ruchu pojazdu ulegają zmianie, zmienia siĊ równieĪ sprawnoĞüηb skrzynki biegów. Ogólnie sprawnoĞü skrzynki biegów wynosi

S T S T S b N N N N N − = − = 1 η (12) gdzie:

NS – moc silnika przekazana do skrzynki biegów NT – moc tracona w skrzynce biegów.

Opory hydrauliczne w skrzyni biegów wynoszą od 20 % do 75% całkowitych oporów i wzra-stają znacznie przy duĪych prĊdkoĞciach obrotowych. ZaleĪą one w duĪej mierze od iloĞci i od jakoĞci zastosowanego oleju, a takĪe temperatury i lepkoĞü oleju.

Zmniejszenie lepkoĞci oleju i zwiĊkszenie temperatury powoduje znaczne zmniejszenie oporów. Np. wzrost temperatury oleju z 30° do 70° C powoduje zmniejszenie momentu oporów trzykrotne. PoniewaĪ temperatura oleju w skrzynce jest zaleĪna równieĪ od temperatury otoczenia oznacza to Īe sprawnoĞü jest mniejsza w warunkach zimowych [1,8].

Obracając się w oleju koła zębate tracą część doprowadzonej energii na mieszanie i rozbryzgiwanie oleju. Wynika z tego, że w celu zmniejszenia tych strat koła powinny być znużone w oleju tylko na niezbędną głębokość

.

Parametry pracy stopniowej skrzyni biegów zaleĪą od, prĊdkoĞci samochodu, oporów ruchu oraz zmienianego skokowo przełoĪenia, powodującego rozszerzenie zakresu wartoĞci jej sprawno-Ğci. Stwierdzono doĞwiadczalnie, Īe w ruchu ustalonym sprawnoĞü skrzyni biegów roĞnie skoko-wo w miarĊ spadku wartoĞci przełoĪenia [11,8].

W wyniku analizy budowy skrzyni biegów S5 – 45 uzyskano nastĊpujące dane do obliczeĔ sprawnoĞci tego podzespołu dla trzech przełoĪeĔ róĪniących siĊ iloĞcią i rodzajem współpracują-cych kół zĊbatych wykorzystywanych w procesie przekazywania napĊdu:

Rysunek 3. Schemat przełoĪenia dla biegu I w skrzyni biegów S5-45 ħródło: [5].

Obliczenia sprawnoĞci skrzyni biegów do przełoĪenia biegu 1 SprawnoĞü łoĪysk = 0,956 • 2 kulkowe * sprawnoĞü 0,998 = 0,996 • 2 stoĪkowe * sprawnoĞü 0,996 = 0,992 • 4 igiełkowych* sprawnoĞü 0,992 =0,968 SprawnoĞü uszczelniaczy = 0,998 • 2 uszczelniacze * sprawnoĞü 0,999 = 0,998 SprawnoĞü zazĊbienia kół zĊbatych = 0,960

• 2 pary kół przenoszących moment obrotowy * sprawnoĞü 0,980 = 0,960

• Pozostałe 4 pary kół pozostające w stałym zazĊbieniu lecz nieprzenoszących napĊdu uwzglĊdniono jako pracĊ łoĪyska igiełkowego.

• UwzglĊdnienie oporów hydraulicznych przyjĊto 47,5%, posłuĪono siĊ uĞrednionym mnoĪnikiem tychĪe oporów podawanych w literaturze.

• SprawnoĞci skrzyni biegów do przełoĪenia biegu 1 wynosi 0,838 Obliczenia sprawnoĞci skrzyni biegów do przełoĪenia biegu 5

Rysunek 4. Schemat przełożenia dla biegu V w skrzyni biegów S5-45 ħródło: [5]. SprawnoĞü łoĪysk = 0,948 • 2 kulkowe * sprawnoĞü 0,998 = 0,996 • 2 stoĪkowe * sprawnoĞü 0,996 = 0,992 • 5 igiełkowych* sprawnoĞü 0,992 =0,960 SprawnoĞü uszczelniaczy = 0,998 • 2 uszczelniacze * sprawnoĞü 0,999 = 0,998 SprawnoĞü zazĊbienia kół zĊbatych

• 1 pary kół pozostająca w stałym zazĊbieniu i napĊdza wałek poĞredni lecz nie przenoszą-cych momentu obrotowego Pozostałe 4 pary kół pozostające w zazĊbieniu lecz nieprze-noszących napĊdu uwzglĊdniono jako pracĊ łoĪyska igiełkowego.

UwzglĊdnienie oporów hydraulicznych przyjĊto 47,5% SprawnoĞci skrzyni biegów na biegu 5 wynosi 0,897

Obliczenia sprawnoĞci skrzyni biegów do przełoĪenia biegu wstecznego

Rysunek 5. Schemat przełożenia dla biegu wstecznego w skrzyni biegów S5-45 ħródło: [5]. SprawnoĞü łoĪysk = 0,948 • 2 kulkowe * sprawnoĞü 0,998 = 0,996 • 2 stoĪkowe * sprawnoĞü 0,996 = 0,992 • 5 igiełkowych* sprawnoĞü 0,992 =0,960 SprawnoĞü uszczelniaczy = 0,998 • 2 uszczelniacze * sprawnoĞü 0,999 = 0,998 SprawnoĞü zazĊbienia kół zĊbatych = 0,941

• 3 pary kół przenoszących moment obrotowy * sprawnoĞü 0,980 = 0,941

• Pozostałe 4 pary kół pozostające w stałym zazĊbieniu lecz nieprzenoszących napĊdu uwzglĊdniono jako pracĊ łoĪyska igiełkowego.

UwzglĊdnienie oporów hydraulicznych przyjĊto 47,5% SprawnoĞci skrzyni biegów na biegu wstecznym wynosi:0,791 3.3. Skrzynia rozdzielcza

SprawnoĞü skrzyni rozdzielczej jest wartoĞcią zbliĪoną do sprawnoĞci skrzyni biegów i uza-leĪniona od podobnych czynników. Wyznaczenie sprawnoĞci sposobem wzglĊdnym powinno uwzglĊdniaü takie czynniki jak: iloĞü zastosowanych łoĪysk i uszczelniaczy, liczba par współpra-cujących kół zĊbatych oraz rodzaju zazĊbienia miĊdzy nimi, iloĞci i jakoĞci oleju przekładniowego oraz zastosowania reduktora [4].

SprawnoĞü skrzyni rozdzielczej załączony bieg szosowy • napĊd na most Ğrodkowy i tylny. 0.909

• napĊd na wszystkie mosty 0,909

SprawnoĞü skrzyni rozdzielczej załączony bieg terenowy • napĊd na most Ğrodkowy i tylny 0,892

3.4. Wał przegubowy

Wał przegubowy jest elementem przeniesienia napĊdu pomiĊdzy skrzynką biegów a mostem napĊdowym. NajczĊĞciej w pojazdach stosowane wały napĊdowe z przegubami krzyĪakowymi.

SprawnoĞü tego rodzaju wału przegubowego zaleĪy od: • iloĞci przegubów

• konstrukcji wału

• wartoĞci kąta załamania w przegubie

• wielkoĞci przenoszonego momentu obrotowego • prĊdkoĞci obrotowej wału

• rodzaju smaru w przegubie(od lepkoĞci, temperatury)

ĝrednia wartoĞü współczynnika sprawnoĞci mechanicznej wału z przegubami wynosi 0,992–0,995.

Rysunek 6. Sprawność wałów napędowych ħródło: Opracowanie własne.

3.5. Mosty napĊdowe

Czynniki wpływające na sprawnoĞü mostu napĊdowego uwarunkowane są w duĪej mierze od rodzaju przekładni głównej są podobne do tych, które decydują o sprawnoĞci skrzyni biegów i skrzyni rozdzielczej, czyli:

• rodzaj zastosowanych łoĪysk • uszczelnieĔ

• kół zĊbatych

Na wartoĞü sprawnoĞci obok czynników konstrukcyjnych ma wpływ równieĪ: • prĊdkoĞü obrotowa wałka atakującego

• wartoĞü przenoszonego momentu obrotowego.

Ogólnie sprawnoĞü przekładni głównej przy niĪszych prĊdkoĞciach obrotowych jest wyĪsza, co spowodowane jest mniejszym tarciem w uszczelkach i mniejszymi oporami hydraulicznymi. Opory te rosną przy wzroĞcie prĊdkoĞci obrotowej, czego wynikiem jest póĨniejszy spadek spraw-noĞci. NaleĪy tu zauwaĪyü korzystne zjawisko wystĊpowania na biegach niĪszych wiĊkszej sprawnoĞci przekładni głównej podczas gdy sprawnoĞü skrzyni biegów jest niĪsza. W rezultacie łączna sprawnoĞü tych dwóch mechanizmów podczas jazdy jest w przybliĪeniu stała [9,3].

3.6. Rozpływ energii układu przeniesienia napĊdu

Na podstawie wykonanych obliczeĔ sprawnoĞci podzespołów układu napĊdowego przedsta-wiono dwie skrajne konfiguracje sterowania.

Rysunek 7. Sprawności podzespołów układu przeniesienia napędu dla biegu pierwszego, przełożenia terenowego z napędem na wszystkie osie

ħródło: Opracowanie własne.

Bieg pierwszy załączone przełoĪenie terenowe z dołączonym napĊdem przedniego mostu na-pĊdowego

• SprzĊgło cierne 0,998

• Skrzynia biegów z wyborem 1 biegu 0,838

• Wał napĊdowy łączący skrzynie biegów z skrzynią rozdzielczą 0,992

• Skrzynia rozdzielcza przełoĪenie terenowe 0,892

• Wał napĊdowy łączący skrzynie rozdzielczą z łoĪyskiem poĞrednim 0,994

• ŁoĪysko poĞrednie 0,990

• Wał napĊdowy łączący łoĪysko poĞrednie z tylnym mostem 0,994

• Most tylny 0,902

• Wał napĊdowy łączący skrzynie rozdzielczą z mostem Ğrodkowym 0.993

• Most Ğrodkowy 0,902

• Wał napĊdowy łączący skrzynie rozdzielczą z mostem przednim 0,994

• Most przedni 0,857

• Ogólna sprawnoĞü układu przeniesienia napĊdu w tej konfiguracji 0,498

• Biorąc pod uwagĊ sprawnoĞü silnika 0,450

Bieg piąty (przełoĪenie bezpoĞrednie), przełoĪenie szosowe, napĊd podstawowy (napĊdzane mosty: Ğrodkowy i tylny)

• SprzĊgło cierne 0,998

• Skrzynia biegów z wyborem 5 biegu 0,897

• Wał napĊdowy łączący skrzynie biegów z skrzynią rozdzielczą 0,992

• Skrzynia rozdzielcza przełoĪenie szosowe 0,909

• Wał napĊdowy łączący skrzynie rozdzielczą z łoĪyskiem poĞrednim 0,994

• ŁoĪysko poĞrednie 0,990

• Wał napĊdowy łączący łoĪysko poĞrednie z tylnym mostem 0,994

• Most tylny 0,902

• Most Ğrodkowy 0,902 • Ogólna sprawnoĞü układu przeniesienia napĊdu w tej konfiguracji 0,637

• Biorąc pod uwagĊ sprawnoĞü silnika 0,450

Rysunek 8. Sprawności podzespołów układu przeniesienia napędu dla biegu piątego, przełożenia szosowego z napędem na dwie osie

ħródło: Opracowanie własne. 4. Wnioski

Przedstawione wyniki obliczeĔ wykonane są na podstawie budowy elementów składowych podzespołów przekazujących energiĊ do kół wskazują na obszar strat mocy w układzie przeniesie-nia napĊdu.

• SprawnoĞü wynikająca z iloczynu sprawnoĞci wszystkich elementów skrzyni biegów wchodzących w proces przekazywania energii, nie rozróĪnia wielkoĞci strat energetycz-nych związaenergetycz-nych z przenoszonym momentem obrotowym.

• W oparciu o schemat przełoĪeĔ skrzyni biegów, moĪna wywnioskowaü, iĪ jej sprawnoĞü jest równa dla biegów 1,2,3,4, natomiast róĪni siĊ dla biegów 5 i wstecznego poprzez róĪne iloĞci współpracujących kół zĊbatych.

• RóĪnica sprawnoĞci skrzyni rozdzielczej wynika z przenoszenia napĊdu inną drogą i po-przez róĪne elementy składowe w zaleĪnoĞci od wyboru danego biegu.

• Nie stwierdzono zmiany sprawnoĞci skrzyni rozdzielczej w wyniku załączenia napĊdu na przedni most, ma to związek z róĪną sprawnoĞcią poszczególnych rodzajów łoĪysk biorą-cych udział w przekazywaniu energii.

• W wyniku obliczeĔ iloczynu sprawnoĞci elementów składowych mostów uzyskano ogól-ną sprawnoĞü mostów napĊdowych. SprawnoĞü mostu tylnego i Ğrodkowego wynosi 0,902, natomiast sprawnoĞü mostu przedniego 0,857. RóĪnice wynikają stąd, iĪ w moĞcie przednim zastosowano dodatkowo homokinetyczny przegub kulowy, którego niska sprawnoĞü wpływa na ogólną sprawnoĞü mostu napĊdowego.

• Straty na pokonanie oporów przepływu strumienia energii przez układ przeniesienia na-pĊdu wynoszą: 40 i 55 kW i są uzaleĪnione od konfiguracji układu napĊdowego. W pierwszym przypadku dla pojazdu poruszającego siĊ na biegu bezpoĞrednim (V) w przełoĪeniu szosowym z wyłączonym napĊdem przedniej osi, natomiast w drugim przypadku dla pojazdu poruszającego siĊ na pierwszym biegu w przełoĪeniu terenowym z załączonymi wszystkimi mostami napĊdowymi.

• Ponadto sposób przeprowadzonych obliczeĔ nie odzwierciedla wszystkich wystĊpują-cych strat i powinien byü poddany weryfikacji w wyniku przeprowadzonego doĞwiadcze-nia.

Bibliografia

1. DĊbicki M. „Teoria samochodu, teoria napĊdu” WNT, Warszawa 1976.

2. Pomiary cieplne. CzĊĞü I. Podstawowe pomiary cieplne. Praca zbiorowa pod redakcją T.R. Fodemskiego. WNT, Warszawa 1993, 2001.

3. JaĞkiewicz Z. „Przekładnie stoĪkowe i hipoidalne” Warszawa WKŁ 1978.

4. JedliĔski R. „Podwozia Samochodów Podstawy Teorii i Konstrukcji” WUUTP Bydgoszcz 2007.

5. Łukomski Z, Pałacha R, KukliĔski Z, ZapłotyĔski W. „Naprawa samochodów Star 266” WKiŁ Warszawa 1976.

6. Niewiarowski K.: Tłokowe silniki spalinowe. T. 1. WKiŁ., Warszawa 1983.

7. Przybyła G., Postrzednik S., Piernikarski D.,: Analiza czynników mających wpływ na po-prawĊ procesu konwersji energii w silnikach spalinowych, 30 International Scientific Con-th ference on Internal Combustion Engines KONES 2004 Zakopane – Materiały Konferencyj-ne,

8. Sadowski A., ĩółtowski B. „Appointing the efficiency of the arrangment of moving the drive” Studies & Proceedings Polish Association For Knowledge Management nr 35, Byd-goszcz 2010.

9. Siłka W. „EnergochłonnoĞü ruchu samochodu” WNT, Warszawa 1997. 10. Siłka W. „Teoria ruchu samochodu” WNT, Warszawa 2002.

11. Siłka W., ĝmieszek M. „Wpływ obciąĪenia i prĊdkoĞci na sprawnoĞü mechanicznej skrzyni biegów”, Zeszyty Naukowe WSI w Opolu, nr 162, Seria Mechanika z. 39, 1990.

12. Wajand J. A., Wajand J.T.: Tłokowe silniki spalinowe Ğrednio i szybkoobrotowe. WNT, Warszawa 2000.

13. ĩółtowski B., ûwik Z.: Leksykon diagnostyki technicznej, Bydgoszcz 1996. Opracowano w ramach projektu „Techniki wirtualne w badaniach stanu,

zagroĪeĔ bezpieczeĔstwa i Ğrodowiska eksploatowanych maszyn”. WND-POIG.01.03.01-00-212/09.

ENERGY RESEARCH VEHICLE CAR PROPAGATION Summary

This paper presents an attempt to characterize the cargo vehicle powertrain – STAR 266 off-road vehicle as an example of the drive (6X6) on all three axes of the vehicle. Calculations of energy propagation were made in an indirect way, based on the average mechanical efficiency of individual components, taking into account the detailed structure. It also describes the power loss calculation based on the efficien-cy of the transmission and characterization of cooperating with the engine.

Keywords: melt energy, transmission, efficiency, energy losses

Andrzej Sadowski Bogdan ĩółtowski

Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy ul. Kordeckiego 20, 85-225 Bydgoszcz

tel.: +48 52 3408653, fax: +48 52 3408286 e-mail: a.sadowski@utp.edu.pl