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• Guillermo Garcia

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1PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DINÁMICO TRACCIONALES DE LA UNIDAD VEHICULAR MITSUBISHI FUSO FM 1060

RESUMEN:

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El proyecto aquí desarrollado es el estudio de las propiedades dinámico traccionales de la unidad vehicular MITSUBISHI FUSO FM 1060. Como sabemos, no todos los vehículos automotores o unidades vehiculares tienen las mismas capacidades técnicas; entonces dicha característica influye en el rendimiento de los vehículos automotores, permitiendo que unos

rindan

más o menos para ciertas condiciones particulares. Así con el presente proyecto se busca conocer el comportamiento del vehículo automotor (comportamiento de sus propiedades) durante sus distintas marchas. A partir de las especificaciones técnicas del vehículo se procede a realizar el análisis; primero se obtiene el radio de rodadura, luego se procede a la construcción de las Curvas Características Externas de Velocidad. Aquí se obtienen las Curvas de Potencia y Torque, utilizando las ecuaciones de Leyderman. También se obtienen las velocidades en las distintas marchas y se construyen las graficas del Cronograma de Cambio de Velocidades, del Cronograma de Cambio de Velocidades basado en las Relaciones de Transmisión y la Fuerza de Tracción Bruta. Luego se realiza el Balance Traccional y de Potencias de la unidad vehicular para las distintas marchas. Después se obtiene la pendiente máxima que puede vencer el vehículo en cada marcha. Se lleva a cabo luego, el desarrollo de la característica dinámica del vehículo para lo cual se calcula los valores del Factor Dinámico para las distintas marchas y a su vez para las distintas velocidades en cada marcha. Se construye la Característica Dinámica del Vehículo con Nomograma de Carga. Finalmente evaluamos: la Aceleración del vehículo automotor para las distintas marchas y el Consumo de Combustible en carretera para: la marcha alta (ultima marcha, marcha directa) y en 3 tipos de carretera.

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I) INDICE

pag Titulo.............................................................................................1 Resumen........................................................................................2 Índice……….…………….……………………………………….…………………3-4 I. Introducción……………………………………………………………….……6-7 11 Antecedentes histórico técnicos. 12.- Propósito general del proyecto. 13.- Descripción de la realidad problemática.

II.

Desarrollo del cuerpo del proyecto. 2.1.-Especificaciones técnicas...................................................8 2.2.-Cálculo del radio de rodadura……………………………………10 2.3.-Las curvas característas externas de velocidasd ………..10 a) Curvas de potencia y torque

b)Las Velocidades del vehículo en las distintas marchas

c)El Cronograma de cambio de velocidade

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d)El Cronograma de cambio de velocidades basado en las relaciones de transmisión y la fuerza de tracción bruta

2.4 Analisis dinamico traccional de vehiculo ………………………….29

2.5 Analisis del balance traccional de vehiculo……………………….32

2.6 La caracteristica dinamica del vehiculo……………………………37

2.7Analisis de la Potencia del vehiculo …………………………………44

2.8La aceleración de Vehiculo…………………………………………….48 Tiempos y distancias de aceleración 2.10 Consumo de Combustible………………………………………….55 IIIConclusiones ……………………………………………………………….60 Recomendaciones ……………………………………………………………61 IV.BIBLIOGRAFIA……………………………………………… ………………….62

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I.

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INTRODUCCIÓN:

El presente proyecto es desarrollado en el curso de Ingeniería Automotriz, que es dictado en el IX ciclo de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo. 1.1

Antecedentes Histórico-Técnicos.

La industria automotriz a nivel mundial ocupa una de las actividades más relevantes que generan recursos económicos aumentando la economía del país que la desarrolla, es por esto que los países industrializados de primer mundo han desarrollado completamente la ciencia y la tecnología en esta área de

la ingeniera, realizando la

manufactura de automóviles de todo

tipo y de diferente aplicación para venderlos al mercado internacional. Los consumidores más importantes son aquellos países subdesarrollados

que

no tienen la ciencia y la tecnología suficiente para llevar a cavo dicha actividad, dedicándose únicamente a la compra de estos para

luego

explotarlos. La industria automotriz en nuestro país no está desarrollada totalmente por no contar con la tecnología suficiente para llevar a cabo esta actividad, dedicándose únicamente a la compra de los vehículos y de sus repuestos (partes y componentes) para utilizarlos en las unidades vehiculares ya establecidas. Uno de los principales problemas es la variada y difícil realidad geográfica que tiene nuestro país, que ha presentado serios inconvenientes a los

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diversos vehículos que fueron diseñados para otras o similares realidades geográficas, por científicos e ingenieros especialistas en la materia. En nuestro país es común la mala explotación de las unidades vehiculares, es decir dichas unidades son explotadas en condiciones para lo cual no fueron diseñadas. Surgiendo así

la necesidad de realizar un análisis

de

todas las propiedades dinámico traccionales de una unidad vehicular para asegurar una buena condición de explotación. A la difícil realidad geográfica se agrega el estado de la infraestructura vial, la carencia de conocimientos básicos en ingeniería automotriz para hacer la elección adecuada de un vehículo frente a una realidad explotacional y la deficiente capacitación que se hacen los conductores y personal de mantenimiento de los vehículos, que se plasma en un manejo deficiente o en accidentes fatales.

1.2

Propósito General del Proyecto.

El proyecto tiene como propósito general

el estudio de las propiedades

dinámico traccionales de la unidad vehicular MITSUBISHI FUSO FM 1060.

1.3

Descripción de la Realidad Problemática.

El problema

nace como consecuencia de que

las unidades vehiculares

adquiridas no han sido diseñadas para explotarlos en condiciones propias y únicas de nuestro país como son las Condiciones de Carretera, de Transporte y de Clima, por lo que estas unidades tienen una longevidad menor a la proyectada por el fabricante , por otra parte también

no se

cuenta con un stock de repuestos, surgiendo como consecuencia de ello la necesidad de intercambiar

partes y componentes

de la unidad vehicular

por otra del mismo tipo funcional pero de diferentes características los cuales modifican las propiedades que definen la calidad del automóvil. Las propiedades explotacionales que garantizan la calidad del automóvil

son

afectadas a causa de lo anteriormente explicado por lo que es necesario realizar un análisis riguroso de estas propiedades.

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II.

DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS:

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2.2 Cálculo del Radio de Rodadura.

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Donde: rr

:

Radio de rodadura, en m.

d

:

Diámetro aro, en pulg.

B

:

Ancho del perfil del neumático, en mm.

De las especificaciones técnicas tenemos: Neumático 10.00-20-16PR B = 10pulg = 254mm

y

d = 20 pulg

Entonces obtenemos: rr = 0.4699m 2.3 Las Curvas Características Externas de Velocidad. Existen motores en los que la velocidad máxima no se da a las rpm de potencia máxima, sino a unas rpm mayores. Lo que quiere decir que le velocidad máxima no se da a potencia máxima Ne máx sino a una potencia menor Nev. Veremos si el motor de esta unidad vehicular se encuentra dentro de este grupo o no, para eso hallaremos N ev a partir de la velocidad máxima que alcanza la unidad vehicular, dado en la ficha técnica del vehículo. (Vmáx = 103Km/h = 28.611m/s) De la ecuación de balance de potencias:

Donde: Potencia Traccional transmitida a las ruedas Potencia Total de resistencia de la carretera Potencia de Resistencia del viento Potencia de resistencia a la aceleración, que será cero ya que trabajo con Vmáx

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Relación entre el radio dinámico y el radio de rodadura, para el análisis será 1 Entonces nos queda:

Además sabemos que la potencia traccional es:

Donde: Rendimiento de la Transmisión, varía de: 0.8 a 0.92 Factor de corrección de la potencia, de lo experimental a lo real. (0.950.96) Los menores valores del rendimiento de la transmisión los tenemos para vehículos pesados, como en este caso tenemos un camión de tecnología moderna elegimos:

Tomamos también: La potencia de resistencia total de la carretera:

Donde: Ga: Peso bruto vehicular, calculado antes nos dio: Ga = 148131N Coeficiente de resistencia total de la carretera ; f: coeficiente de resistencia a la rodadura i: pendiente del camino (carretera) Consideramos que el vehículo marcha por un camino sin pendiente: i = 0

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El coeficiente de resistencia a la rodadura lo seleccionamos de acuerdo al tipo de carretera donde opere la unidad vehicular, nos ayudamos de la siguiente tabla dad en clase:

TIPOS DE

K

F

W=k/F

VEHICULOS

AUTOMOVILES Con cabina cerrada Con cabina abierta De carrera CAMIONES OMNIBUSES

Coeficiente de Tipo de Carretera

Resistencia a la Rodadura (fr o f)

-

Asfaltadas y

recomendables - En buen estado.

0.007 – 0.015

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0.015 – 0.020 - En estado suficiente. -

De cascajo

0.025 – 0.030

-

De gravilla

0.020 – 0.025

-

De suelo - Seco y aplanado. - Después de lluvia.

0.025-0.030 0.050 – 0.150

-

Arenosa Seca

0.100 – 0.300

-

Nieve porosa

0.100 – 0.300

Consideramos que el vehículo opera sobre carretera asfaltada en buen estado, entonces tomamos para el coeficiente de resistencia a la rodadura: f = 0.015 La potencia de resistencia del viento:

Donde: K: Coeficiente aerodinámico de resistencia del viento, para camiones: (0.60.7) F: Área frontal del vehículo Tomamos un valor del coeficiente aerodinámico de: K = 0.6Ns2/m4 Calculamos el área frontal del vehículo a partir de las dimensiones dadas en las especificaciones técnicas: F= 2.69 x 2.37 =6.3753 Acomodando la ecuación (*):

Donde V es la Vmáx, y entonces Ne = Nev:

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a) Las curvas de Potencia y Torque Las curvas de Potencia y Torque del motor las podemos construir a partir de sus funciones analíticas: Ne = f(n) y Me = f(n). Utilizamos las ecuaciones de Leyderman:

Pero antes tenemos que calcular algunas variables desconocidas para utilizar las ecuaciones de Leyderman, para esto tenemos:

También:

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Y:

Donde: Potencia efectiva del motor en régimen estable Potencia máxima del motor Par motor o Torque efectivo del motor en régimen estable Par motor o Torque correspondiente al régimen de potencia máxima Par motor o torque máximo del motor Torque de reserva velocidad de giro del cigüeñal del motor en rpm para el régimen de Ne máxima velocidad de giro del cigüeñal del motor en rpm para el régimen de Me máximo velocidad de giro del cigüeñal del motor en rpm para un régimen particular Coeficiente de adaptabilidad por frecuencia de giro

De las especificaciones técnicas para el motor tenemos: Nemáx = 158KW @ 2800rpm = nN Memáx = 626Nm @ 1400rpm = nM Reemplazando en las ecuaciones hallamos:

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492,415 N.m 1,676 1,016 1,613 a

0,9808

b

0,1183

c

0,0991

Ahora utilizamos las ecuaciones de Leyderman para obtener las curvas de Potencia y Torque en función de la velocidad de giro del cigüeñal del motor (rpm). Calculamos la potencia y torque del motor para diferentes velocidades de giro (variamos las rpm del motor desde un mínimo de 1000rpm hasta las rpm de potencia máxima, 2800rpm) y graficamos, para esto utilizamos Excel.

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TABLA DE EXCEL

n rpm 0 200 400 600 800 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900

MOTOR ORIGINA L Ne Kw 0.000 11.770 24.358 37.543 51.100 64.805 71.644 78.436 85.154 91.770 98.255 104.582 110.723 116.649 122.334 127.749 132.866 137.657 142.095 146.151 149.797 153.006 155.750 158.000 159.729

Me N.m 538.893 562.003 581.558 597.557 610.001 618.889 622.000 624.222 625.556 626.000 625.556 624.222 622.000 618.889 614.889 610.001 604.223 597.557 590.002 581.558 572.225 562.003 550.892 538.893 526.005

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b) Las Velocidades del vehículo en las distintas marchas. Para calcular las velocidades en cada marcha y en los distintos regímenes de marcha se tendrá en cuenta la siguiente ecuación:

Y:

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Asumimos para los cálculos que la relación de transmisión de la caja auxiliar es: Utilizando Excel hallamos la velocidad en las distintas marchas para distintos rpm.

Tabla 2: Velocidades del vehículo en cada marcha y para distintos regímenes.

n(rpm) 0 200 400 600 800 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

VELOCIDAD DEL VEHICULO EN CADA MARCHA V1era V2da V3era V4ta Km/H Km/H Km/H Km/H 0.000 0.000 0.000 0.000 0.835 1.372 2.336 3.726 1.670 2.743 4.672 7.453 2.506 4.115 7.007 11.179 3.341 5.487 9.343 14.905 4.176 6.858 11.679 18.632 4.593 7.544 12.847 20.495 5.011 8.230 14.015 22.358 5.429 8.916 15.183 24.221 5.846 9.602 16.350 26.084 6.264 10.288 17.518 27.947 6.681 10.974 18.686 29.811 7.099 11.659 19.854 31.674 7.517 12.345 21.022 33.537 7.934 13.031 22.190 35.400 8.352 13.717 23.358 37.263 8.769 14.403 24.526 39.126 9.187 15.089 25.693 40.990 9.605 15.774 26.861 42.853 10.022 16.460 28.029 44.716 10.440 17.146 29.197 46.579 10.857 17.832 30.365 48.442 11.275 18.518 31.533 50.305 11.692 19.204 32.701 52.169

V5ta Km/H 0.000 5.746 11.492 17.238 22.984 28.730 31.603 34.476 37.349 40.222 43.095 45.968 48.841 51.714 54.587 57.460 60.333 63.206 66.079 68.952 71.825 74.698 77.571 80.444

De donde, observamos que nuestras velocidades mínimas y máximas en cada marcha son:

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Marcha 5 4 3 2 1

Ucv 1.000 1.542 2.460 4.189 6.875

Vmax 80.444 52.169 32.701 19.204 11.701

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Vmin 28.730 18.632 11.679 6.858 4.179

Ptmax 7392.901 11399.853 18186.536 30968.862 50826.194

c) El Cronograma de cambio de velocidades. Para analizar cómo son las velocidades en las distintas marchas, graficamos la tabla 2. Veremos que las velocidades aumentan conforme aumentamos las marchas, desde la primera hasta la última. La última marcha es la que nos permite alcanzar las máximas velocidades.

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d) El Cronograma de cambio de velocidades basadas en las relaciones de transmisión y la fuerza de tracción bruta. Para obtener la gráfica del cambio de velocidades versus las relaciones de transmisión, sacamos de la Tabla 2 las velocidades máximas y mínimas para cada marcha con su respectiva relación de transmisión. Se ordeno aquí de la última marcha a la primera. VELOCIDADES MAXIMAS Y MINIMAS A 1400 RPM Marcha 5 4 3 2 1

Ucv 1.000 1.542 2.460 4.189 6.875

Vmax 80.444 52.169 32.701 19.204 11.701

Vmin 28.730 18.632 11.679 6.858 4.179

Ptmax 7392.901 11399.853 18186.536 30968.862 50826.194

Además la fuerza de tracción disponible se calcula con la siguiente ecuación:

PT 

M e  U tr  η tr rr

Donde: PT :

Fuerza traccional disponible o desarrollada en las ruedas

motrices, en N. Me :

Par motor en régimen estabilizado, en N.m.

tr :

Rendimiento de la transmisión = 0,90

rr :

Radio de rodadura = 0,5232 m

Utr :

Relación de transmisión total = Uc.v.. Uc.a.. Up.m

Uc.v:

Relación de transmisión de la caja de velocidades.

Uc.a :

Relación de transmisión de la caja auxiliar = 1

Up.m:

Relación de transmisión del puente motriz = 4.56

Hallamos con ayuda de Excel la fuerza de tracción generada en las ruedas, para las diferentes marchas y para los distintos valores del torque del motor. Y añadimos las velocidades para las distintas marchas y para distintos regímenes de marcha y por ende distintos valores del torque del

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motor. Hallamos la fuerza de tracción y la velocidad para los mismos valores del torque a fin de poder tener la fuerza de tracción que genera la unidad vehicular a una determinada velocidad.

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n rpm 0 200 400 600 800 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

Me N.m 538.893 562.003 581.558 597.557 610.001 618.889 622.000 624.222 625.556 626.000 625.556 624.222 622.000 618.889 614.889 610.001 604.223 597.557 590.002 581.558 572.225 562.003 550.892 538.893

PRIMER A V km/h 0.000 0.835 1.670 2.506 3.341 4.176 4.593 5.011 5.429 5.846 6.264 6.681 7.099 7.517 7.934 8.352 8.769 9.187 9.605 10.022 10.440 10.857 11.275 11.692

Pt N 43753.794 45630.146 47217.828 48516.841 49527.185 50248.858 50501.444 50681.863 50790.114 50826.198 50790.114 50681.863 50501.444 50248.858 49924.105 49527.185 49058.097 48516.841 47903.418 47217.828 46460.071 45630.146 44728.053 43753.794

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SEGUND A V km/h 0.000 1.372 2.743 4.115 5.487 6.858 7.544 8.230 8.916 9.602 10.288 10.974 11.659 12.345 13.031 13.717 14.403 15.089 15.774 16.460 17.146 17.832 18.518 19.204

Pt N 26659.584 27802.863 28770.252 29561.752 30177.364 30617.086 30770.989 30880.920 30946.878 30968.864 30946.878 30880.920 30770.989 30617.086 30419.211 30177.364 29891.544 29561.752 29187.988 28770.252 28308.543 27802.863 27253.210 26659.584

TERCER A V km/h 0.000 2.336 4.672 7.007 9.343 11.679 12.847 14.015 15.183 16.350 17.518 18.686 19.854 21.022 22.190 23.358 24.526 25.693 26.861 28.029 29.197 30.365 31.533 32.701

Pt N 15655.903 16327.296 16895.397 17360.208 17721.727 17979.955 18070.335 18134.892 18173.626 18186.538 18173.626 18134.892 18070.335 17979.955 17863.753 17721.727 17553.879 17360.208 17140.714 16895.397 16624.258 16327.296 16004.511 15655.903

CUARTA V km/h 0.000 3.726 7.453 11.179 14.905 18.632 20.495 22.358 24.221 26.084 27.947 29.811 31.674 33.537 35.400 37.263 39.126 40.990 42.853 44.716 46.579 48.442 50.305 52.169

Pt N 9813.578 10234.427 10590.530 10881.886 11108.497 11270.362 11327.015 11367.481 11391.761 11399.854 11391.761 11367.481 11327.015 11270.362 11197.523 11108.497 11003.285 10881.886 10744.301 10590.530 10420.571 10234.427 10032.096 9813.578

QUINTA V Km/h 0.000 5.746 11.492 17.238 22.984 28.730 31.603 34.476 37.349 40.222 43.095 45.968 48.841 51.714 54.587 57.460 60.333 63.206 66.079 68.952 71.825 74.698 77.571 80.444

Pt N 6364.188 6637.112 6868.048 7056.995 7203.954 7308.925 7345.665 7371.907 7387.653 7392.901 7387.653 7371.907 7345.665 7308.925 7261.688 7203.954 7135.723 7056.995 6967.770 6868.048 6757.828 6637.112 6505.899 6364.188

26PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

27PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

28PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

29PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

30PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

2.4 Análisis dinámico-traccional del vehículo

Tenemos que:

P  kFV 2

Donde: P

: Fuerza resistiva del viento (N).

K

N .S 2 4 : Coeficiente de resistencia del aire en ( m ).

F

: Área frontal del vehiculo en m2. V

: Velocidad del vehiculo, en m/s.

Cálculo del coeficiente de resistencia aerodinámico del aire

Consideramos las dimensiones frontales del vehículo

F = MxL F = (3204mm)x(2486mm) F = 6.3753 m2 tabla

31PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

Tipo

de



2 4 K Ns m



ING. MECÁNICA-UNT

F  m 2

  KF

 Ns

Automóvil

2

m2



Livianos Con

cabina

0,2 – 0,35

1,6 – 2,8

0,3 – 1,0

0,4 – 0,5

1,5 – 2,0

0,6 – 1,0

0,6 – 0,7

1,0 – 1,3

0,13 – 0,2

Camiones

0,6 – 0,7

3,0 – 3,5

1,8 – 3,5

Buses

0,25 – 0,4

4,5 – 6,5

1,1 – 2,6

cerrada Con

cabina

abierta De carrera

Por lo tanto elegimos el valor de K par este caso vamos tomar K=0.6

LA FUERZA DE RESISTENCIA TOTAL DEL CAMINO

De la ecuación de balance traccional:

Donde: P : Fuerza de resistencia total del camino, en N. P : Fuerza de resistencia del aire, en N. Pj : Fuerza de resistencia a la aceleración, en N. Donde:

y sabemos: ; f: coeficiente de resistencia a la rodadura i: pendiente del camino (carretera)

32PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

Anteriormente también asumimos: K= 0.6 y calculamos F = 6.3753m 2. Hallamos la fuerza de tracción requerida para la unidad vehicular en las distintas marchas. Considerando el coeficiente a la rodadura f=0.015 en la carretera panamericana. Ver Tablas LA FUERZA TRACCIONAL REQUERIDA

Donde: P : Fuerza de resistencia total del camino, en N. P : Fuerza de resistencia del aire, en N. Pj : Fuerza de resistencia a la aceleración, en N. Para el proyecto:

Donde:

entonces nos queda:

y

y sabemos: ; f: coeficiente de resistencia a la rodadura i: pendiente del camino (carretera)

LA PENDIENTE MAXIMA PARA CADA MARCHA: Para calcular las máximas pendientes primero deduciremos una ecuación para tal finalidad

De la expresión: PT  Pψ  ω  Pψ  P

Despejando: (PTmax  K.F.V 2 ).

Trigonométricamente:

1  D  f.cosα  senα  ψ Ga

33PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

cos 2 α  sen 2α  1  senα 

1  cos 2 α

Reemplazando (23) y (24) en (22) obtenemos:

1  sen α   D 2

2

 2Dsenα  (senαs2

Cuya solución es la siguiente: senα 

Marcha Veloc.M 1ra 5.846 2da 9.602 3ra 16.350 4ta 26.084 5ta 40.222

D - f 1- D2  f 2 1 f 2

Cálculo de Pendiente máxima a vencer(régimen de torque Pt Pw D Sen α α 50826.198 10.088 0.34304845 0.328960 19.2056673 30968.864 27.212 0.20888033 0.194213 11.1987407 18186.538 78.905 0.12224067 0.107355 6.1628544 11399.854 200.819 0.07560224 0.060647 3.4769414 7392.901 477.501 0.04668436 0.031702 1.8167178

máx) i=Tang α Porcentaje 0.348347 34.83 0.197982 19.80 0.107979 10.80 0.060759 6.08 0.031718 3.17

2.5 ANALISIS DEL BALANCE TRACIONAL DEL VEHICULO.

Este análisis lo realizamos en función de los resultados correspondientes a la superposición de las curvas P T(V) y P(V), según y teniendo presente los rangos de velocidades para cada marcha del vehículo.

a) La velocidad máxima en

marcha estable en V° marcha,

podemos considerarla como la máxima velocidad que toma el

34PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

vehículo desarrollando la

ING. MECÁNICA-UNT

velocidad de giro del cigüeñal máxima

para esta marcha. Para: ne = 1400rpm entonces: Vmax = 80.44 Km/h

b) La máxima resistencia total del camino que puede ser vencida por el vehículo automotor es:  max = 0,3633 Y el ángulo de pendiente máxima, tenemos:  max = 19.20° por lo tanto, la pendiente máxima que ascenderá el vehículo operando a plena carga será: imax = 34.83%

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

i PRIMERA MARCHA V(Km/h) Pψ(N) Pω(N) 4.176 53823.019 5.147 4.593 53823.019 6.228 5.011 53823.019 7.411 5.429 53823.019 8.698 5.846 53823.019 10.088 6.264 53823.019 11.580 6.681 53823.019 13.176 7.099 53823.019 14.874 7.517 53823.019 16.676 7.934 53823.019 18.580 8.352 53823.019 20.587

Pt(N) 53828.166 53829.247 53830.431 53831.718 53833.107 53834.600 53836.195 53837.894 53839.695 53841.600 53843.607

35PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400

8.769 9.187 9.605 10.022 10.440 10.857 11.275 11.692

53823.019 53823.019 53823.019 53823.019 53823.019 53823.019 53823.019 53823.019

22.698 24.911 27.227 29.646 32.168 34.793 37.521 40.351

i SEGUNDA MARCHA V(Km/h ) Pψ(N) Pω(N) 6.858 31549.284 13.883 7.544 31549.284 16.799 8.230 31549.284 19.992 8.916 31549.284 23.463 9.602 31549.284 27.212 10.288 31549.284 31.238 10.974 31549.284 35.542 11.659 31549.284 40.123 12.345 31549.284 44.982 13.031 31549.284 50.119 13.717 31549.284 55.534 14.403 31549.284 61.226 15.089 31549.284 67.196 15.774 31549.284 73.443 16.460 31549.284 79.969 17.146 31549.284 86.772 17.832 31549.284 93.852 18.518 31549.284 101.210 19.204 31549.284 108.846

i TERCERA MARCHA V(Km/h ) Pψ(N) Pω(N) 11.679 18216.966 40.258 12.847 18216.966 48.712 14.015 18216.966 57.971 15.183 18216.966 68.035 16.350 18216.966 78.905 17.518 18216.966 90.580 18.686 18216.966 103.059 19.854 18216.966 116.344 21.022 18216.966 130.435 22.190 18216.966 145.330 23.358 18216.966 161.030 24.526 18216.966 177.536 25.693 18216.966 194.847 26.861 18216.966 212.963 28.029 18216.966 231.884

ING. MECÁNICA-UNT

53845.717 53847.930 53850.246 53852.665 53855.187 53857.812 53860.540 53863.371

Pt(N) 31563.167 31566.083 31569.276 31572.747 31576.495 31580.522 31584.826 31589.407 31594.266 31599.403 31604.818 31610.510 31616.480 31622.727 31629.253 31636.055 31643.136 31650.494 31658.130

Pt(N) 18257.223 18265.678 18274.937 18285.001 18295.871 18307.545 18320.025 18333.310 18347.401 18362.296 18377.996 18394.502 18411.813 18429.929 18448.850

36PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

2500 2600 2700 2800

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

29.197 30.365 31.533 32.701

18216.966 18216.966 18216.966 18216.966

251.610 272.141 293.478 315.620

ING. MECÁNICA-UNT

18468.576 18489.107 18510.444 18532.585

i CUARTA MARCHA V(Km/h ) Pψ(N) Pω(N) 18.632 11222.201 102.459 20.495 11222.201 123.975 22.358 11222.201 147.541 24.221 11222.201 173.155 26.084 11222.201 200.819 27.947 11222.201 230.532 29.811 11222.201 262.295 31.674 11222.201 296.106 33.537 11222.201 331.967 35.400 11222.201 369.876 37.263 11222.201 409.835 39.126 11222.201 451.843 40.990 11222.201 495.901 42.853 11222.201 542.007 44.716 11222.201 590.163 46.579 11222.201 640.368 48.442 11222.201 692.622 50.305 11222.201 746.925 52.169 11222.201 803.277

Pt(N) 11324.660 11346.176 11369.742 11395.356 11423.020 11452.733 11484.496 11518.307 11554.168 11592.077 11632.036 11674.044 11718.102 11764.208 11812.364 11862.569 11914.823 11969.126 12025.478

i QUINTA MARCHA n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

V(Km/h ) 28.730 31.603 34.476 37.349 40.222 43.095 45.968 48.841 51.714 54.587 57.460 60.333 63.206 66.079 68.952 71.825 74.698 77.571 80.444

Pψ(N) 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430 6920.430

Pω(N) 243.623 294.784 350.817 411.723 477.501 548.152 623.675 704.070 789.338 879.479 974.492 1074.377 1179.135 1288.765 1403.268 1522.643 1646.891 1776.011 1910.004

Pt(N) 7164.053 7215.214 7271.247 7332.153 7397.931 7468.582 7544.105 7624.500 7709.768 7799.909 7894.922 7994.807 8099.565 8209.195 8323.698 8443.073 8567.321 8696.441 8830.434

37PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

38PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

2.6 Característica Dinámica del Vehículo: El pasaporte dinámico del vehiculo automotor, es la característica dinámica incluyendo un nomograma de carga y el diagrama de control de patinaje. Factor dinámico: El factor dinámico caracteriza la fuerza de tracción libre por unidad de peso del vehículo automotor, como índice de sus cualidades dinámicas. Está definido por:

D

PT  P Ga

Donde: D

:

Factor dinámico del vehículo automotor.

PT

:

Fuerza Traccional bruta, en N.

P

:

Fuerza de resistencia del aire, en N.

Ga

:

Peso bruto vehicular = 148131 N.

Acomodando la expresión tenemos:

Como vemos el factor dinámico tiene diversos valores en función del régimen de velocidad del automóvil, del número de la marcha embragada a la transmisión, y de las diferentes velocidades que desarrolle. Así tenemos:

39PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

n rpm 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

Me N.m 618.889 622.000 624.222 625.556 626.000 625.556 624.222 622.000 618.889 614.889 610.001 604.223 597.557 590.002 581.558 572.225 562.003 550.892 538.893

PRIMERA V km/h 4.176 4.593 5.011 5.429 5.846 6.264 6.681 7.099 7.517 7.934 8.352 8.769 9.187 9.605 10.022 10.440 10.857 11.275 11.692

D 0.3392 0.3409 0.3421 0.3428 0.3430 0.3428 0.3421 0.3408 0.3391 0.3369 0.3342 0.3310 0.3274 0.3232 0.3186 0.3134 0.3078 0.3017 0.2951

ING. MECÁNICA-UNT

SEGUNDA V km/h 6.858 7.544 8.230 8.916 9.602 10.288 10.974 11.659 12.345 13.031 13.717 14.403 15.089 15.774 16.460 17.146 17.832 18.518 19.204

D 0.2066 0.2076 0.2083 0.2088 0.2089 0.2087 0.2082 0.2075 0.2064 0.2050 0.2033 0.2014 0.1991 0.1965 0.1937 0.1905 0.1871 0.1833 0.1792

TERCERA V km/h 11.679 12.847 14.015 15.183 16.350 17.518 18.686 19.854 21.022 22.190 23.358 24.526 25.693 26.861 28.029 29.197 30.365 31.533 32.701

D 0.1211 0.1217 0.1220 0.1222 0.1222 0.1221 0.1217 0.1212 0.1205 0.1196 0.1185 0.1173 0.1159 0.1143 0.1125 0.1105 0.1084 0.1061 0.1036

CUARTA V km/h 18.632 20.495 22.358 24.221 26.084 27.947 29.811 31.674 33.537 35.400 37.263 39.126 40.990 42.853 44.716 46.579 48.442 50.305 52.169

D 0.0754 0.0756 0.0757 0.0757 0.0756 0.0753 0.0750 0.0745 0.0738 0.0731 0.0722 0.0712 0.0701 0.0689 0.0675 0.0660 0.0644 0.0627 0.0608

QUINTA V km/h 28.730 31.603 34.476 37.349 40.222 43.095 45.968 48.841 51.714 54.587 57.460 60.333 63.206 66.079 68.952 71.825 74.698 77.571 80.444

D 0.0477 0.0476 0.0474 0.0471 0.0467 0.0462 0.0456 0.0448 0.0440 0.0431 0.0421 0.0409 0.0397 0.0383 0.0369 0.0353 0.0337 0.0319 0.0301

40PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

Construcción del monograma de carga Tenemos que: Dx 

Ga D100 G ax

Donde: Dx: Factor dinamico del vehiculo automotor con carga parcial x.

41PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

D100: Factor dinamico del vehiculo automotor con carga completa. Gx: Carga parcial del vehiculo. Estableciendo las condiciones dinámicas para el vehiculo completamente descargado tenemos que: D0 

Ga D100 Ga0

Donde: D0: Factor dinámico del vehiculo automotor completamente descargado. Ga0: Peso seco del vehiculo. Escala para la carga: 1 separación ----------------------------------10% de la carga Escala para D100

D100

kgf kgf

a100 = cuadriculas Escala para D0 G0 a100 G a a0 =

a0=cuadriculas.

El factor dinámico por adherencia se define en el caso limite del siguiente modo: D 

P  P Ga

42PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

D 

ING. MECÁNICA-UNT

m 2G 2  P Ga

Donde: m2: Coeficiente de carga de las ruedas traseras.

Considerando:

P  0

y D 

m2=1

G2  Ga

Cuando el vehículo está completamente cargado: D 100 

G2  Ga

Cuando el vehículo está completamente descargado: D 0 

G2  Ga

Por consiguiente para la posible marcha del automóvil sin patinaje de sus ruedas motrices se debe

cumplir la siguiente

condición. D  D

Teniendo en cuenta la segunda condición de marcha del automóvil se tiene: D  D  

.

Escala para D100 : b100 

G2 a100 Ga

b100= cuadriculas)

43PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

Esto significa que si:

D 100 

ING. MECÁNICA-UNT

kgf kgf

b100 = cuadriculas. Escala para D 0 :

b0 

Esto significa que:

G 20 a0 G0

b0 =)

D 0  0.02

kgf kgf

b0 = cuadriculas.

44PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

45PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

2.7Ánalisis de la Potencia del Vehiculo

N T  N  N   N j N T  Pt V 

M eU tr tr V rr

N T : potencia traccional disponible de la unidad vehicular, en w.

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

PRIMERA MARCHA V1(Km/h ) Nψ(W) Nω(W) 4.176 62432.79028 5.970 4.593 68676.06931 7.946 5.011 74919.34833 10.316 5.429 81162.62736 13.116 5.846 87405.90639 16.382 6.264 93649.18542 20.149 6.681 99892.46444 24.454 7.099 106135.7435 29.331 7.517 112379.0225 34.818 7.934 118622.3015 40.949 8.352 124865.5806 47.761 8.769 131108.8596 55.290 9.187 137352.1386 63.570 9.605 143595.4176 72.639 10.022 149838.6967 82.531 10.440 156081.9757 93.284 10.857 162325.2547 104.932 11.275 168568.5337 117.511 11.692 174811.8128 131.057

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200

SEGUNDA MARCHA V2(Km/h ) Nψ(W) Nω(W) 6.858 60105.231 26.450 7.544 66115.754 35.205 8.230 72126.277 45.705 8.916 78136.800 58.110 9.602 84147.324 72.578 10.288 90157.847 89.268 10.974 96168.370 108.338 11.659 102178.893 129.947 12.345 108189.416 154.254 13.031 114199.939 181.418 13.717 120210.462 211.597 14.403 126220.985 244.950 15.089 132231.508 281.636

Nt(KW) 62.439 68.684 74.930 81.176 87.422 93.669 99.917 106.165 112.414 118.663 124.913 131.164 137.416 143.668 149.921 156.175 162.430 168.686 174.943

Nt(KW) 60.132 66.151 72.172 78.195 84.220 90.247 96.277 102.309 108.344 114.381 120.422 126.466 132.513

46PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

2300 2400 2500 2600 2700 2800

15.774 16.460 17.146 17.832 18.518 19.204

138242.032 144252.555 150263.078 156273.601 162284.124 168294.647

321.813 365.640 413.276 464.879 520.609 580.623

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

TERCERA MARCHA V3(Km/h ) Nψ(W) Nω(W) 11.679 59098.174 130.601 12.847 65007.991 173.830 14.015 70917.809 225.678 15.183 76827.626 286.930 16.350 82737.444 358.369 17.518 88647.261 440.778 18.686 94557.078 534.941 19.854 100466.896 641.642 21.022 106376.713 761.664 22.190 112286.531 895.791 23.358 118196.348 1044.807 24.526 124106.166 1209.494 25.693 130015.983 1390.638 26.861 135925.800 1589.020 28.029 141835.618 1805.426 29.197 147745.435 2040.638 30.365 153655.253 2295.440 31.533 159565.070 2570.616 32.701 165474.887 2866.949

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400

CUARTA MARCHA V4(Km/h ) Nψ(W) Nω(W) 18.632 58080.025 530.271 20.495 63888.027 705.791 22.358 69696.030 916.309 24.221 75504.032 1165.006 26.084 81312.035 1455.064 27.947 87120.037 1789.666 29.811 92928.039 2171.991 31.674 98736.042 2605.223 33.537 104544.044 3092.542 35.400 110352.047 3637.131 37.263 116160.049 4242.170 39.126 121968.052 4910.843 40.990 127776.054 5646.329 42.853 133584.057 6451.811 44.716 139392.059 7330.471

ING. MECÁNICA-UNT

138.564 144.618 150.676 156.738 162.805 168.875

Nt(W) 59.229 65.182 71.143 77.115 83.096 89.088 95.092 101.109 107.138 113.182 119.241 125.316 131.407 137.515 143.641 149.786 155.951 162.136 168.342

Nt(KW) 58.610 64.594 70.612 76.669 82.767 88.910 95.100 101.341 107.637 113.989 120.402 126.879 133.422 140.036 146.723

47PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

2500 2600 2700 2800

n(rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

46.579 48.442 50.305 52.169

145200.062 8285.489 151008.064 9320.049 156816.067 10437.330 162624.069 11640.516

QUINTA MARCHA V5(Km/h ) Nψ(W) Nω(W) 28.730 55228.876 1944.246 31.603 60751.764 2587.792 34.476 66274.651 3359.657 37.349 71797.539 4271.509 40.222 77320.427 5335.011 43.095 82843.314 6561.831 45.968 88366.202 7963.632 48.841 93889.089 9552.081 11338.84 51.714 99411.977 4 13335.58 54.587 104934.865 4 15553.96 57.460 110457.752 9 18005.66 60.333 115980.640 4 20702.33 63.206 121503.527 3 23655.64 66.079 127026.415 3 26877.25 68.952 132549.303 9 30378.84 71.825 138072.190 6 34172.07 74.698 143595.078 1 38268.59 77.571 149117.966 7 42680.09 80.444 154640.853 2

ING. MECÁNICA-UNT

153.486 160.328 167.253 174.265

Nt(KW) 57.173 63.340 69.634 76.069 82.655 89.405 96.330 103.441 110.751 118.270 126.012 133.986 142.206 150.682 159.427 168.451 177.767 187.387 197.321

48PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

Potencia requería para diferentes valores de i

Potencia requerida para vencer la resistencia total del camino y del aire a diferentes pendientes (Kw) V(Km/h) 0 10 20 30 40 50 60 70 80

i=0% 0 6.18032369 12.3770448 18.5901632 24.819679 31.0655922 37.3279028 43.6066107 49.901716

i=5% 0 26.8278619 54.1476451 82.4512708 112.23066 143.977735 178.184417 215.342626 255.944284

i=10% 0 47.4016119 95.2951451 144.172521 194.52566 246.846485 301.626917 359.358876 420.534284

i=15% 0 67.9753619 136.442645 205.893771 276.82066 349.715235 425.069417 503.375126 585.124284

i=19.20% 0 85.2573119 171.006545 257.739621 345.94846 436.124985 528.761117 624.348776 723.379884

49PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

2.8 La Aceleración del vehiculo Vamos a obtener la aceleración del vehículo en las distintas marchas. De la ecuación de balance del vehículo tenemos que: PT  P  P  Pj

Sabiendo que: Pj 

G   rot  j , fuerza inercial de resistencia a la aceleración 9,81

J: es la aceleración de la unidad vehicular En la ecuación de balance de movimiento: PT  P  G  

G   rot  j 9,81

PT  P     rot  j G 9,81  D    rot  j 9,81 9,81   D    j   rot

Donde: D: factor dinámico. Ψ: coeficiente de resistencia a la marcha por parte de la carretera 

: Coeficiente que toma en cuenta las masas giratorias

Consideramos que no hay pendiente: i = 0 (Ψ=f) Además:

δ rot  1,04  0,04  U c.v

MARCH A 1 2 3 4 5

Ucv 6.875 4.189 2.460 1.542 1.000

2

∂rot 2.931 1.742 1.282 1.135 1.080

50PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

Calculamos las aceleraciones para todas las marchas:

g/δrot 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883 3.34740883

g/δrot 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281

PRIMERA MARCHA V(km/h) D D-Ψ j(m/s2) 4.176 0.3385 0.3235 1.08298 4.593 0.3401 0.3251 1.08820 5.011 0.3411 0.3261 1.09174 5.429 0.3417 0.3267 1.09361 5.846 0.3418 0.3268 1.09380 6.264 0.3413 0.3263 1.09232 6.681 0.3404 0.3254 1.08915 7.099 0.3389 0.3239 1.08431 7.517 0.3370 0.3220 1.07779 7.934 0.3345 0.3195 1.06960 8.352 0.3316 0.3166 1.05972 8.769 0.3281 0.3131 1.04817 9.187 0.3242 0.3092 1.03495 9.605 0.3197 0.3047 1.02004 10.022 0.3148 0.2998 1.00346 10.440 0.3093 0.2943 0.98521 10.857 0.3034 0.2884 0.96527 11.275 0.2969 0.2819 0.94366 11.692 0.2899 0.2749 0.92037

SEGUNDA MARCHA V(km/h) D D-Ψ j(m/s2) 6.858 0.2066 0.19160 1.07902 7.544 0.2076 0.19261 1.08476 8.230 0.2083 0.19334 1.08882 8.916 0.2088 0.19376 1.09119 9.602 0.2089 0.19388 1.09189

51PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281 5.63175281

10.288 10.974 11.659 12.345 13.031 13.717 14.403 15.089 15.774 16.460 17.146 17.832 18.518 19.204

0.2087 0.2082 0.2075 0.2064 0.2050 0.2033 0.2014 0.1991 0.1965 0.1937 0.1905 0.1871 0.1833 0.1792

ING. MECÁNICA-UNT

0.19370 0.19323 0.19246 0.19139 0.19002 0.18835 0.18638 0.18411 0.18155 0.17868 0.17552 0.17206 0.16830 0.16424

1.09090 1.08823 1.08387 1.07784 1.07012 1.06072 1.04963 1.03687 1.02242 1.00629 0.98848 0.96899 0.94781 0.92495

TERCERA MARCHA g/δrot V(km/h) D D-Ψ j(m/s2) 7.65172409 11.679 0.1211 0.106107 0.811901 7.65172409 12.847 0.1217 0.106660 0.816133 7.65172409 14.015 0.1220 0.107033 0.818990 7.65172409 15.183 0.1222 0.107227 0.820471 7.65172409 16.350 0.1222 0.107241 0.820576 7.65172409 17.518 0.1221 0.107075 0.819306 7.65172409 18.686 0.1217 0.106729 0.816661 7.65172409 19.854 0.1212 0.106203 0.812640 7.65172409 21.022 0.1205 0.105498 0.807243 7.65172409 22.190 0.1196 0.104613 0.800471 7.65172409 23.358 0.1185 0.103548 0.792324 7.65172409 24.526 0.1173 0.102304 0.782801 7.65172409 25.693 0.1159 0.100880 0.771903 7.65172409 26.861 0.1143 0.099276 0.759629 7.65172409 28.029 0.1125 0.097492 0.745980 7.65172409 29.197 0.1105 0.095528 0.730955 7.65172409 30.365 0.1084 0.093385 0.714555 7.65172409 31.533 0.1061 0.091062 0.696779 7.65172409 32.701 0.1036 0.088559 0.677628

g/δrot 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996

CUARTA MARCHA V(km/h) D D-Ψ 18.632 0.0754 0.060392 20.495 0.0756 0.060629 22.358 0.0757 0.060743 24.221 0.0757 0.060734 26.084 0.0756 0.060602

j(m/s2) 0.521928 0.523978 0.524964 0.524886 0.523745

52PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996 8.64232996

g/δrot 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333 9.08333333

27.947 29.811 31.674 33.537 35.400 37.263 39.126 40.990 42.853 44.716 46.579 48.442 50.305 52.169

0.0753 0.0750 0.0745 0.0738 0.0731 0.0722 0.0712 0.0701 0.0689 0.0675 0.0660 0.0644 0.0627 0.0608

ING. MECÁNICA-UNT

0.060347 0.059969 0.059467 0.058843 0.058095 0.057224 0.056230 0.055114 0.053873 0.052510 0.051024 0.049415 0.047682 0.045827

QUINTA MARCHA V(km/h ) D D-Ψ 28.730 0.0477 0.0326963 31.603 0.0476 0.0325990 34.476 0.0474 0.0323978 37.349 0.0471 0.0320930 40.222 0.0467 0.0316844 43.095 0.0462 0.0311720 45.968 0.0456 0.0305558 48.841 0.0448 0.0298360 51.714 0.0440 0.0290123 54.587 0.0431 0.0280849 57.460 0.0421 0.0270537 60.333 0.0409 0.0259188 63.206 0.0397 0.0246801 66.079 0.0383 0.0233377 68.952 0.0369 0.0218915 71.825 0.0353 0.0203416 74.698 0.0337 0.0186879 77.571 0.0319 0.0169304 80.444 0.0301 0.0150692

0.521539 0.518269 0.513936 0.508538 0.502077 0.494552 0.485962 0.476309 0.465592 0.453811 0.440966 0.427058 0.412085 0.396048

j(m/s2) 0.29699147 0.29610718 0.29428043 0.29151123 0.28779958 0.28314547 0.27754891 0.2710099 0.26352843 0.25510451 0.24573813 0.23542931 0.22417802 0.21198429 0.1988481 0.18476946 0.16974836 0.15378481 0.13687881

53PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

TIEMPOS Y DISTANCIAS DE LA ACELERACIÓN DEL AUTOMOTOR

Para calcular los tiempos y las distancias de aceleraciones se utilizara el método grafo- analítico aproximado.

54PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

j med  0.5( j1  j 2 )

Siendo: j1 y j2 = aceleraciones en los puntos finales del intervalo, m/s 2; correspondiente al tiempo de aceleración por cada

i-esimo

intervalo.

t i 

Vi 3.6 j med .i

Y la duración total de aceleración en segundos desde la velocidad mínima hasta la máxima. t ac   t i

Para determinar el camino de aceleración de forma análoga se toma de los límites de cada intervalo de velocidades

el

automóvil se desplaza uniformemente a la velocidad media en m/s.

v med  0.5(v1  v 2 )  0.5

(V1  V 2 ) 3.6

Siendo V1 y V2 = velocidades en los puntos extremos del intervalo, km/h. El i-esimo camino es:

S i  v med ( i ) t i

Entonces el camino total es:

S ac   S i

55PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

Vi (Km/h ) 28.730 31.603 34.476 37.349 40.222 43.095 45.968 48.841 51.714 54.587 57.460 60.333 63.206 66.079 68.952 71.825 74.698 77.571 80.444

Vf (Km/h ) 31.603 34.476 37.349 40.222 43.095 45.968 48.841 51.714 54.587 57.46 60.333 63.206 66.079 68.952 71.825 74.698 77.571 80.444 83.317

ING. MECÁNICA-UNT

TIEMPO Y DISTANCIA DE ACELERACION EN V° Vm Ji Jf Jm (Km/h (m/s^2 (m/s^2 (m/s^2 Tn ) ) ) ) (seg) 30.1665 0.297 0.296 0.297 2.691 33.0395 0.296 0.294 0.295 2.703 35.9125 0.294 0.292 0.293 2.725 38.7855 0.292 0.288 0.290 2.755 41.6585 0.288 0.283 0.285 2.796 44.5315 0.283 0.278 0.280 2.847 47.4045 0.278 0.271 0.274 2.910 50.2775 0.271 0.264 0.267 2.986 53.1505 0.264 0.255 0.259 3.078 56.0235 0.255 0.246 0.250 3.187 58.8965 0.246 0.235 0.241 3.317 61.7695 0.235 0.224 0.230 3.473 64.6425 0.224 0.212 0.218 3.659 67.5155 0.212 0.199 0.205 3.885 70.3885 0.199 0.185 0.192 4.161 73.2615 0.185 0.170 0.177 4.502 76.1345 0.170 0.154 0.162 4.933 79.0075 0.154 0.137 0.145 5.491 81.8805 0.137 0.124 0.130 6.126

MARCHA Tac (seg) Si (m) 2.703 22.551 5.428 24.812 8.183 27.181 10.979 29.684 13.826 32.350 16.735 35.213 19.721 38.314 22.799 41.702 25.986 45.437 29.303 49.594 32.776 54.269 36.435 59.586 40.320 65.710 44.481 72.862 48.983 81.351 53.916 91.622 59.408 104.333 65.533 120.514 65.533 139.322

Sac (m) 24.812 51.993 81.676 114.026 149.239 187.553 229.255 274.691 324.286 378.555 438.141 503.851 576.713 658.064 749.686 854.019 974.533 1113.856 1113.856

56PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

2.10 Consumo de combustible: Considerando la cantidad de combustible en litros que se consume en 100 Km de recorrido en movimiento estabilizado, bajo las condiciones del camino como un índice fundamental de la economía del vehículo, tenemos:

Qs 

g e .(Ga .  P ) 36. tr . . c

Donde: Qs : Consumo de combustible, [lt/100Km]

Ga: PBV = 148,131KN

 : Coeficiente total de resistencia del camino P : Fuerza de resistencia del aire g e : Consumo específico de combustible correspondiente al regimen dado

de funcionamiento del motor, en gr/Kwh

 c : Densidad del combustible, para nosotros será =0.735Kg/lt.

tr . : Rendimiento de la transmisión =0.90 Vamos a analizar el consumo de combustible para la marcha alta y considerando 3 tipos de carretera, es decir 3 valores del coeficiente total de resistencia de la carretera. Además el consumo específico de combustible:

g e  k 'k ' ' g eN k' f (

nm ) nN

k ''  f (

Ne ) N e max

Donde: K’ o Kn: coeficiente que toma en cuenta la dependencia del consumo específico de combustible en función de la velocidad de giro del cigüeñal. K’’ o Ku: coeficiente que considera la dependencia del consumo específico del grado de utilización de potencia.

57PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

Asumimos el consumo específico nominal según normas como:

g e N  210 gr / kwh

Trabajamos como dijimos con tres carreteras distintas, para esto usamos 3 coeficientes de resistencia total de la carretera. Estos están definidos como:

alta  1  0.8 max

alta f  0,8  max 2  3  f  0.015

2 

58PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ING. MECÁNICA-UNT

Ntr1

Ntr2

Ntr3

Ne

Ntr1/N e

Ntr2/N e

Ntr3/N e

KUN 1

KUN2

KUN 3

ge1

79188.559 4391.291 3428.439 2465.588

35.045

27.361

19.677

57.173

0.613

0.479

0.344

0.846

0.937

1.074

182.322

294.784

78952.775 4442.452 3479.600 2516.749

38.999

30.546

22.094

63.340

0.616

0.482

0.349

0.845

0.934

1.069

179.627

350.817

78465.699 4498.485 3535.633 2572.782

43.080

33.860

24.639

69.634

0.619

0.486

0.354

0.844

0.930

1.063

177.139

0.9887 37.349

411.723

77727.331 4559.391 3596.539 2633.688

47.302

37.313

27.324

76.069

0.622

0.491

0.359

0.842

0.927

1.057

174.852

0.5000

0.9785 40.222

477.501

76737.671 4625.169 3662.317 2699.466

51.676

40.918

30.161

82.655

0.625

0.495

0.365

0.841

0.923

1.050

172.764

0.5357

0.9695 43.095

548.152

75496.720 4695.820 3732.968 2770.117

56.213

44.687

33.161

89.405

0.629

0.500

0.371

0.839

0.919

1.044

170.876

1600

0.5714

0.9617 45.968

623.675

74004.476 4771.343 3808.491 2845.640

60.925

48.630

36.336

96.330

0.632

0.505

0.377

0.838

0.915

1.037

169.196

1700

0.6071

0.9551 48.841

704.070

72260.941 4851.738 3888.887 2926.035

65.823

52.760

39.697 103.441

0.636

0.510

0.384

0.836

0.911

1.030

167.736

1800

0.6429

0.9498 51.714

789.338

70266.114 4937.006 3974.155 3011.303

70.920

57.089

43.257 110.751

0.640

0.515

0.391

0.835

0.907

1.022

166.511

1900

0.6786

0.9460 54.587

879.479

68019.995 5027.147 4064.295 3101.444

76.227

61.627

47.027 118.270

0.645

0.521

0.398

0.833

0.902

1.015

165.545

2000

0.7143

0.9437 57.460

974.492

65522.584 5122.160 4159.308 3196.457

81.755

66.387

51.019 126.012

0.649

0.527

0.405

0.832

0.898

1.007

164.861

2100

0.7500

0.9432 60.333 1074.377 62773.881 5222.045 4259.194 3296.342

87.517

71.381

55.244 133.986

0.653

0.533

0.412

0.830

0.894

1.000

164.486

2200

0.7857

0.9446 63.206 1179.135 59773.887 5326.803 4363.951 3401.100

93.524

76.619

59.714 142.206

0.658

0.539

0.420

0.829

0.889

0.992

164.452

2300

0.8214

0.9480 66.079 1288.765 56522.600 5436.433 4473.582 3510.730

99.787

82.114

64.440 150.682

0.662

0.545

0.428

0.828

0.885

0.984

164.786

2400

0.8571

0.9537 68.952 1403.268 53020.022 5550.936 4588.084 3625.233 106.319

87.877

69.435 159.427

0.667

0.551

0.436

0.826

0.881

0.976

165.517

2500

0.8929

0.9617 71.825 1522.643 49266.151 5670.311 4707.460 3744.608 113.131

93.920

74.710 168.451

0.672

0.558

0.444

0.825

0.877

0.969

166.670

2600

0.9286

0.9723 74.698 1646.891 45260.989 5794.559 4831.707 3868.856 120.234 100.255 80.277 177.767

0.676

0.564

0.452

0.824

0.873

0.961

168.265

2700

0.9643

0.9853 77.571 1776.011 41004.535 5923.679 4960.828 3997.976 127.640 106.893 86.146 187.387

0.681

0.570

0.460

0.823

0.869

0.954

170.314

2800

1.0000

1.0010 80.444 1910.004 36496.790 6057.672 5094.820 4131.969 135.362 113.847 92.331 197.321

0.686

0.577

0.468

0.822

0.865

0.946

172.818

n

n/nN

Kn

V

Pw

1000

0.3571

1.0261 28.730

243.623

1100

0.3929

1.0124 31.603

1200

0.4286

1.0000 34.476

1300

0.4643

1400 1500

Pj

Ptr1

Ptr2

Ptr3

59PROYECTO DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

Qs1 121.032 120.632 120.462 120.517 120.796 121.301 122.040 123.025 124.273 125.808 127.656 129.850 132.426 135.427 138.893 142.868 147.396 152.515 158.257

Qs2 104.618 104.408 104.402 104.595 104.987 105.578 106.375 107.389 108.633 110.129 111.900 113.975 116.387 119.171 122.368 126.015 130.151 134.813 140.029

Qs3 86.260 86.444 86.813 87.362 88.088 88.991 90.076 91.351 92.828 94.524 96.460 98.661 101.157 103.979 107.165 110.748 114.765 119.250 124.231

ING. MECÁNICA-UNT

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III.

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Conclusiones:

 Esta unidad automotriz desarrolla una fuerza traccional mediana en sus ruedas motrices (formula rodante 4x2), llegando a lograr en su primera marcha y para el régimen de máximo torque una fuerza traccional de 50.8 KN. Esto le permite cubrir las funciones de transporte de carga semipesada que realiza.  Esta unidad vehicular tiene una velocidad máxima de 80 km/h, una velocidad alta considerando que su función principal es transporte de carga.  La pendiente máxima que puede vencer es de 34.7%, lo que equivale una inclinación de 19.2 Gados, por lo que esta unidad tendrá problemas si se la utiliza en los caminos de la sierra. Así el campo de explotación de este vehículo deben ser los lugares llanos o con pendientes mínimas.  La aceleración máxima del vehículo se da en la segunda marcha y no en la primera, lo que corrobora que en esta unidad se prioriza el torque antes que alcanzar rápidamente velocidades mayores.  El factor dinámico máximo encontrado es 0.34 y está dentro de los parámetros normalizados para vehículos de esta capacidad de carga, por lo cual afirmamos que posee gran estabilidad y podrá cumplir con la labor para el que lo necesitamos.

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RECOMENDACIONES. 1. Realizar estudios con otros tipos de vehículos de diferente peso bruto vehicular, con la finalidad de obtener mejores precisiones, al variar los parámetros de diseño del sistema de propulsión de la unidad vehicular. 2. Emplear otros métodos de simulación numérica aplicados a la ingeniería del repotenciamiento automotriz con el objeto de simplificar el análisis para la toma rápida de decisiones. 3. Realizar estudios de investigación con otras cajas de velocidades y con otros tipos de vehículos. 4. Conducir pruebas de campo y en distintas condiciones de terreno con el fin de precisar la evaluación experimental con otras unidades vehiculares repotenciadas.

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VI.- BIBLIOGRAFÍA: 1. Chudakov D.A., “Fundamentos de la teoría y el cálculo de tractores y automóviles”. Edit. MIR, 2. Jovaj, M.S. “Motores de Automóvil”, 5ta. Edición, Editorial MIR, Moscú – U.R.S.S., 1982

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