Hamulce długotrwałego działania
   Rozdział 5

Powrót do spisu treści

5. CZĘŚĆ PROJEKTOWA - DOBÓR RETARDERA
1

5.1. WSTĘP DO CZĘŚCI PROJEKTOWEJ


W niniejszym rozdziale przedstawiono metody obliczania i doboru retardera dla danego pojazdu. W podrozdziale 5.2 przedstawiony jest algorytm doboru retardera w którym pokazane są wszystkie czynności wykonywane „krok po kroku”. Aby możliwe było dobranie odpowiedniego modelu retardera w rozdziale 5.3 zostały zebrane i przedstawione konstrukcje retarderów z ofert produkcyjnych wszystkich znaczących producentów tych zespołów. Ponadto w podrozdziale tym przedstawione zostały prototypowe rozwiązania hamulców długotrwałego działania. W kolejnym podrozdziale wykonane zostaną obliczenia parametrów pracy retarderów dla trzech różnych samochodów oraz dobranie odpowiedniego modelu retardera do pojazdu. Do projektu wybrane zostały trzy samochody z gamy produkcyjnej firmy Jelcz S.A., będące przedstawicielami różnych grup pojazdów. Są to: autobus turystyczny JELCZ T 120V, ciągnik siodłowy JELCZ C 620/2 6x2 oraz samochód skrzyniowy JELCZ S 416/3. We wszystkich przypadkach zostaną dobrane retardery hydrokinetyczne wybrane z gamy produkcyjnej firmy VOITH. Obliczenia zostaną przeprowadzone według uprzednio opracowanego algorytmu. Ponadto dla każdego z samochodów dołączone zostaną wydruki komputerowe doboru retarderów wykonane przy pomocy programu komputerowego firmy VOITH. Porównanie wyników obliczeń oraz wartości z wydruków posłuży do opracowania wniosków końcowych.


2


5.2 ALGORYTM OBLICZEŃ DOBORU RETARDERA DO POJAZDU


W celu określenia jaki typ retardera może zostać zastosowany do projektowanego pojazdu przeprowadza się analizę według następujących
kroków:

• Określenie założeń konstrukcyjnych.

Założenia konstrukcyjne. Sprowadza się to do określenia przez konstruktora typu retardera jaki ma zostać zastosowany (hydrokinetyczny lub elektrodynamiczny) w samochodzie a także czy ma on być zabudowany szeregowo (on-line) lub równolegle (off-line). Ponadto w przypadku zabudowy szeregowej określa się jego umiejscowienie w pojeździe (przy skrzyni biegów, jako łożysko podporowe wału napędowego lub przy moście napędowym) co wymuszają niekiedy warunki gabarytowe (rozstaw podłużnic, odległość między mostem napędowym a skrzynią biegów itp). Jednym z kryteriów zabudowy swobodnej retardera (w charakterze łozyska podporowego wału) jest odległość osi pojazdu. Za minimalną przyjmuje się L=3,7m.
Punkt ECE. Według norm ECE retarder zabudowany w samochodzie musi spełniać następujący warunek. Pojazd z włączonym retarderem na drodze o dobrej nawierzchni i siedmioprocentowym spadku powinien utrzymywać stałą prędkość nie większą jak 30 km/h.

W związku z tym dla danego pojazdu określa się ten punkt indywidualnie a sprowadza się to do wyznaczenia dwóch wielkości. Prędkości obrotowej n_w ^[min-1] wału retardera (rotora) oraz wymaganego momentu hamującego M_h [Nm] retardera dla powyższego parametru.
W pierwszej kolejności wyznacza się prędkość obrotową wału wirnika retardera nw. Szukana prędkość obrotowa odpowiadać musi prędkości pojazdu równej 30 km/h, tak więc do obliczeń wykorzystujemy wzór:
            

[km/h]

gdzie: v – prędkość pojazdu [km/h] Rd – promień dynamiczny [m] ic – przełożenie całkowite mostu napędowego nw – prędkość obrotowa wału retardera [obr/min]

który dla retardera zabudowanego szeregowo po przekształceniu ma postać:

[obr/min]

natomiast dla retardera bocznikowego:

[obr/min]

gdzie: iR – przełożenie przekładni przyspieszającej w skrzyni biegów

Następnie należy wyznaczyć wymagany moment hamujący M_h. Na samochód poruszający się swobodnie z wzniesienia działają następujące siły: siła oporu powietrza (P_p), siła oporu toczenia (P_T) oraz dodatnia siła wzniesienia (P_w). Siły te pokazane są na rysunku 5.1. Aby pojazd mógł utrzymywać zadaną prędkość musi występować dodatkowa siła przeciwstawiająca się sile wzniesienia a wspomagająca wszystkie siły oporów ruchu (P_p, P_T). Siłą tą jest w tym przypadku siła działająca na oś napędzaną pojazdu pochodząca od retardera. Przy wyznaczeniu tej siły można się posłużyć bilansem sił który ma postać:

lub przy pomocy wielkości określającej "ilość użytej siły" a więc pracą. Jedyną zaletą posłużenia się mocą a nie momentem jest okazja do stwierdzenia jakiego rzędu moc pochłaniana jest w retarderze. W tym celu można posłużyć się bilansem mocy dla pojazdu, który ma postać:

który po przekształceniu daje zależność na moc retardera:

Poszczególne składniki równania to:
N_w - moc oporów wzniesienia i N_T – moc oporów toczenia. Moce te składają się na moc oporów drogi N_OP określoną wzorem [1]:

[kW]

gdzie: m – masa całkowita pojazdu [kg] g – przyśpieszenie grawitacyjne [m/s2] v – prędkość pojazdu [m/s] ft – współczynnik oporu toczenia p – wzniesienie (spadek) [%]

N_P – moc oporów powietrza określona wzorem:

[kW]

gdzie: A – powierzchnia czołowa pojazdu [m2] Cx – współczynnik oporu powietrza v – prędkość pojazdu [m/s]

oraz N_RET - szukana moc retardera.

Po przekształceniu równania i podstawieniu powyższych wielkości otrzymamy następującą zależność:

[kW]

Mając wyznaczoną moc retardera możliwe jest określenie wymaganego momentu hamującego korzystając z poniższej zależności:

[Nm]

Wyznaczone wielkości n_w i M_h są parametrami szukanego punktu ECE.

Dobór retardera. W tym celu na krzywe charakterystyk Mh = f (nw) posiadanych retarderów nanosi się wyznaczony uprzednio punkt ECE. Na rysunku 5.2 pokazany jest wykres na którym tym znajdują się trzy krzywe przykładowych retarderów oraz naniesiony przykładowy punkt ECE.

Rys. 5.2 Przykładowe usytuowanie punktu ECE

Ponieważ punkt ten znajduje się powyżej krzywej A oznacza to, że retarder ten nie jest w stanie dostarczyć odpowiedniej mocy dla tej prędkości. Ponieważ krzywe B oraz C znajdują się ponad punktem ECE oznacza to, że retardery te są w stanie dostarczyć odpowiednią moc do kół pojazdu. Jednak ze względu na to, że krzywa B znajduje się tylko nieznacznie powyżej wspomnianego punktu to jeżeli pozwalają na to tylko warunki konstrukcyjne należałoby zastosować retarder C. Niemniej nie ma pojęcia zapasu momentu hamowania; zatem obliczenia przykładowe nie dyskwalifikują retardera. Na przykład 12 metrowy autobus MB (Evobus) posługuje się zarówno retarderem R120-3 jak i 133-2 (ze sterownikiem ograniczającym odpowiednio moment maksymalny). Równolegle rozpatrywane są dodatkowe kryteria takie jak zdolność przejęcia mocy cieplnej w chłodnicy silnika (moc chłodnicy, wydajność pompy wodnej, charakterystyka termostatu itp.).
 

3

5.3. KONSTRUKCJE ZWALNIACZY

5.3.1. Hamulce silnikowe

Obecnie większość firm produkujących samochody ciężarowe i autobusy wyposaża swoje pojazdy w hamulce silnikowe z dławionym wydechem. Zazwyczaj stosuje się przepustnice motylkowe. Producenci pojazdów dysponują całą gamą przepustnic, różniących się średnicą przelotu. W zależności od mocy i wielkości silnika dobiera się odpowiednie przepustnice. Na przykład Jelcz S.A do swoich pojazdów montuje zawory motylkowe o średnicach przelotu: 85, 100 i 110 mm.
Konstrukcje układów dekompresyjnych zostały przedstawione i opisane w rozdziale 3.1.3.

5.3.2. Hamulce elektromagnetyczne

Hamulce tego typu produkowane są obecnie przez firmy TELMA, FRENELSA, KLOFT, TMM JACOBS. W użytkowaniu są jeszcze zwalniacze, które były produkowane przez austriacką firmę ARB oraz inne niemieckie firmy. Poniżej przedstawiono produkcję firm TELMA, ARB i JACOBS.

5.3.2.1. Firma TELMA

Produkuje zwalniacze do zabudowy swobodnej, serii CE, CC i M. Zwalniacze serii CE są przeznaczone do pojazdów o masie całkowitej do 6 ton (rys. 5.3), serii CC do pojazdów o masie od 7 do 50 ton (rys. 5.4), a serii M do posiadających masę od 44 do 50 ton (rys. 5.5). Zwalniacze przeznaczone do zabudowy ze skrzynią biegów (seria Focal) lub w zabudowie swobodnej (seria Axial). W zależności od modelu zwalniacze tej serii montowane są w pojazdach o maksymalnej masie od 10 do 50 ton (rys. 5.6). Do najnowszych zwalniaczy należą: Hydral (rys. 5.7) oraz Focal 7000 (rys. 5.8) zaprezentowane w 1997 roku.

Rys. 5.3 TELMA serii CE [16]	Rys. 5.4 TELMA serii CC [16]	Rys. 5.5 TELMA serii M [16
Rys. 5.6 TELMA Focal/Axial [16]	Rys. 5.7 TELMA Hydral [16]	Rys. 5.8 TELMA Focal 7000 [16]

W tabeli 3 znajdują się dane techniczne zwalniaczy serii Focal, a w tabeli 4 zwalniaczy serii CC, CE i M.


Tabela 3 [16]

Tabela 4 [16]

        * Masa całkowita pojazdu: przy użytkowaniu intensywnym/normalnym
      ** Dźwigienka w położeniu 1/Dźwigienka w położeniu 2, 3 i 4

 

4.3.2.2. Firma ARB


Najbardziej znane są zwalniacze typu C (rys. 5.9). Są to zwalniacze C 310 F08 AG i C 450 F08 CG. Obydwa typy mają takie same wymiary gabarytowe. Różnica między nimi polega na tym, że cewki zwalniacza AG mają uzwojenie aluminiowe, natomiast CG - miedziane. Zwalniacz AG ma masę mniejszą o ok.75 kg w porównaniu ze zwalniaczem CG oraz odpowiednio mniejszy moment hamujący. Na rys. 3.23 przedstawiony jest wykres porównujący wielkości momentów obu wersji.
Zwalniacze firmy ARB przystosowane były do zabudowy swobodnej oraz do zabudowania do skrzyni biegów.

5.3.2.3. Firma JACOBS VEHICLE SYSTEMS


Firma ta jest producentem różnego typu zwalniaczy. W ofercie znajdują się przepustnice wydechu, hamulce kompresyjne (JACOBS) oraz zwalniacze elektromagnetyczne (rys.5.10). Dane techniczne zwalniaczy elektrodynamicznych zawarte są w tabeli 5.

Rys. 5.10 Zwalniacz JACOBS [13]

Tabela 5 [13]

5.2.3. Zwalniacze hydrokinetyczne

5.3.3.1. Firma VOITH

Firma VOITH jest obecnie największym producentem zwalniaczy hydrokinetycznych. Firma ta ma największe doświadczenie w tej dziedzinie. Pierwsze próby stosowania zwalniaczy przeprowadziła ona już w 1965 roku. Spośród wszystkich producentów firma VOITH posiada w swojej ofercie największą gamę zwalniaczy hydrokinetycznych:
- Retarder R 130/132 - podstawowy model tej grupy wyrobów omówiono szczegółowo w rozdz. 5.
- Retarder R 133 (rys. 5.11). Jest to hamulec hydrokinetyczny, przeznaczony dla autobusów, samochodów ciężarowych i pojazdów specjalnych. Konstrukcja jego jest oparta na udanych retarderach typu R130/132, lecz posiada on większą moc, jak też korzystniejsze parametry pracy w dolnym obszarze obrotów. Maksymalny moment hamowania osiąga 4000 Nm. Masa całkowita wy-nosi ok. 85 kg.
- Retarder R 120 (rys. 5.12). Jest przeznaczony dla autobusów i samochodów ciężarowych średniej wielkości. Produkowany w wersjach do zabudowy ze skrzynią biegów lub swobodnej.

Rys. 5.11 Retarder VOITH R 133 [17]	Rys. 5.12 Retarder VOITH R 120 [17]

- Retarder R 115 (rys. 5.13 i 5.14). Jest to zwalniacz bocznikowy, szybkoobrotowy, przeznaczony dla autobusów i samochodów ciężarowych. Posiada odrębny układ olejowy. Montaż nie wymaga skracania wału napędowego. Przy tylnej pokrywie skrzyni biegów możliwe jest zamontowanie dodatkowych przystawek. Maksymalny moment hamowania wynosi 3200 Nm, przy masie własnej ok. 65 kg.

Rys. 5.13 etarder VOITH R 115 ze skrzynią EATON Twin Splitter [11]	Rys. 5.14 Widok retardera VOITH R 115 [17]

- Retarder R 116 (rys. 5.15 i 5.16). Obecnie przygotowywany do wdrożenia do produkcji. Będzie przeznaczony dla lekkich pojazdów użytkowych o całkowitej masie ok. 8…10 ton. Osiągane parametry pracy i masa, jak też oferowana cena są korzystne dla użytkowników tej klasy pojazdów. Moment hamowania wynosi 500 Nm (w innej wersji 1000 Nm), przy masie własnej zaledwie ok. 30 kg.
 

Rys. 5.15 Widok retardera VOITH R 116 [17]	Rys. 5.16 Retarder VOITH R 116 [17]

- Retarder GR 116 Przeznaczony jest do naczep. Moment maksymalny - 2500 Nm. Opisany jest w rozdz. 3.4.4.
Charakterystyki poszczególnych retarderów przedstawiono na wykresach na rys. 5.17.

Rys. 5.17 Charakterystyki retarderów VOITH [17]

5.3.3.2. Firma SCANIA

Firma SCANIA produkowane przez siebie pojazdy wyposaża w zwalniacze bocznikowe, montowane przy skrzyniach serii GR i GRS. Jest to retarder szybkoobrotowy, napędzany przez przekładnię, o bliźniaczym układzie czasz. Jego masa wynosi ok.120 kg. Moc hamowania osiąga 650 kW (chwilowa skuteczność). Przedstawiony został na rys. 5.18.
 

Rys. 5.18 Retarder SCANIA [25]

5.3.3.3. Firma ZF

Program produkcyjny obejmuje:
- Zwalniacz bocznikowy ZF-Intarder. Jest on najbardziej rozpowszechnionym wyrobem firmy ZF, przeznaczony do współpracy ze skrzyniami ZF-Ecomid, ZF-Ecolite i ZF-Ecosplit. Istnieje również możliwość współpracy ze skrzyniami biegów produkcji innych firm. Układ olejenia Intardera jest wspólny z układem olejenia skrzyni biegów. Olej pracujący w skrzyni biegów i w zwalniaczu jest oczyszczany przez filtr z wymiennym wkładem (rys. 5.19). Retarder ZF-Intarder posiada maksymalny moment hamowania 3000 Nm. Masa całkowita wynosi ok. 70 kg. Przedstawiono go na rys. 5.20.
 

Rys. 5.19 Filtr retardera ZF-Intarder [19] 1. Wkład wymienny filtra             2. Pokrywa filra

Rys. 5.20 Retarder ZF-Intarder [19]

- Zwalniacz w automatycznej skrzyni biegów ZF-Ecomat. Zasada działania i budowa opisana została w rozdz. 3.4.2.1. Maksymalny moment hamowania wynosi 1170 Nm.
 

5.3.4. Prototypowe rozwiązania hamulców długotrwałego działania

5.3.4.1. Zwalniacz w hydrostatyczno-mechanicznej skrzyni biegów

Przykładem omawianej skrzyni biegów jest przekładnia SHL-Getriebe, przedstawiona przez firmę VOITH i jest przeznaczona dla autobusów miejskich (rys. 5.21).
 

	1. Silnik pojazdu 2. Tłumik drgań 3. Rozdzielcza przekładnia planetarna 4. Sprzęgło kłowe 5. Pompa zasilająca S Hydrauliczny blok sterujący H1 i H2 Elementy hydrostatyczne
Rys. 5.21 Schemat kinematyczny przekładni VOITH SHL [17]

Skrzynia ta składa się z dwóch części: mechanicznej i hydrostatycznej. W skład części hydrostatycznej wchodzi pompa H1 i silnik hydrauliczny H2. Napęd przekazywany jest w układzie równoległym (jak w skrzyni biegów Voith Diwa), zarówno przez część mechaniczną jak i hydrostatyczną. Funkcja retardera realizowana jest przez elementy hydrostatyczne H1 i H2. Uzyskuje się ją poprzez ustawienie w bloku sterującym zaworów w taki sposób, że olej jest przetłaczany w obiegu zamkniętym pomiędzy elementami H1 i H2. Dodatkowo w obieg oleju włączone są elementy utrudniające przepływ oleju.

5.3.4.2. Rozwiązania pozwalające odzyskiwać energię


W Instytucie Maszyn Cieplnych Politechniki Częstochowskiej dr inż. Mieczysław Foltyński prowadził badania nt.: „Trakcyjny silnik ZS jako hamulec odzyskujący energię”. Autor przeprowadził szereg badań dotyczących eksploatacji autobusów miejskich używanych w Częstochowie. Autobusy miejskie charakteryzują się tym, że ich układy hamulcowe ulegają szybkiemu zużyciu, ze względu na konieczność częstego hamowania. W wyniku prowadzonych prac skonstruowano układ, w którym silnik wykonując pracę hamowania spręża powietrze do specjalnego zbiornika. Sprężone powietrze wykorzystywane jest do doładowywania silnika. Silnik pracuje w trzech stanach: normalnej pracy, sprężania powietrza (hamowanie), rozprężanie powietrza ze zbiornika (doładowanie pracującego silnika). Układem steruje specjalny zawór pięciodrogowy. Schemat silnika ZS z układem odzyskującym energię podczas hamowania przedstawia rys. 5.22.
 

Innym rozwiązaniem w którym energia hamowania jest odzyskiwana jest autobus „HYDROBUS” opracowany przez doktora Zbigniewa Pawelskiego z Politechniki Łódzkiej wspólnie ze specjalistami z firmy Mannesmann Rexroth. W rozwiązaniu tym, opracowanym również z przeznaczeniem do autobusów miejskich, Silnik połączony jest z pompą oleju natomiast przy moście napędowym znajduje się silnik hydrauliczny. Pomiędzy nimi znajdują się akumulatory ciśnienia. Układ ten pokazany jest na rysunku 5.23. W trakcie normalnej jazdy silnik napędza pompę oleju która zasysa olej z miski oleju i tłoczy przewodem do silnika hydraulicznego wprawiając w ruch wałek atakujący przekładni głównej. Podczas hamowania koła obracając się napędzają silnik hydrauliczny powodując odwrócenie jego pracy i pompowanie oleju do akumulatora ciśnienia. Olej z akumulatora ciśnienia jest wykorzystywany do zasilania układu w czasie normalnej jazdy.
 

Rys . 5.23 Schemat układu “HYDROBUS” firmy Rexroth [15]

4


5.4. PROJEKT WSTĘPNY DOBORU RETARDERA


5.4.1. JELCZ T 120V

Zakładane dane do obliczeń:
Masa całkowita autobusu mc = 16 000 kg
Promień dynamiczny* ( 11R22,5 ) R_d = 0,465 » 0,5 m
Przełożenie całkowite mostu napędowego i_c = 5,125
Wysokość maksymalna H = 3,335 m
Szerokość maksymalna S = 2,500 m
Współczynnik oporu toczenia dla asfaltu [1] f_t = 0,01
Współczynnik oporu powietrza [1] C_x = 0,8
Powierzchnia czołowa A =0,9 x 3,335 x 2,5 = 7,5 m2

* (wyznaczono na podstawie pomiarów własnych)

Charakterystyka wymagań punktu ECE [28]:
          Spadek                                                               7%
          Utrzymywana prędkość                            30 km/h = 8,33 m/s

Założenia konstrukcyjne:
Retarder może być umieszczony wyłącznie przy skrzyni biegów w układzie szeregowym. Pod uwagę brane są retardery VOITH R 120 oraz VOITH R 133.

Obliczenia:
Wyznaczenie prędkości obrotowej wału retardera n_w:
 

[obr/min]

Wyznaczenie mocy retardera N_RET:
 

[kW]

Wyznaczenie M_h:
 

[Nm]

Punkt ECE pojazdu ma współrzędne ( 816 ; 893,2 ). Nanoszony jest on na charakterystyki retarderów (Rys. 5.23-2).
 

Rys. 5.23-2 Punkt ECE autobusu JELCZ T 120V na wykresach retarderów VOITH R120 i R133

Na wykresie otrzymanym z wydruku komputerowego (Załącznik 1) punkt ECE ma współrzędne : ( 816 , 916 )

5.4.2. JELCZ C 620/2 6x2


Zakładane dane do obliczeń:
Masa całkowita samochodu i naczepy mc = 36 000 kg
Promień dynamiczny* ( 11R20 ) R_d = 0,498 » 0,5 m
Przełożenie całkowite mostu napędowego i_c = 6,31
Wysokość maksymalna H = 3,900 m
Szerokość maksymalna S = 2,500 m
Współczynnik oporu toczenia dla asfaltu [1] f_t = 0,01
Współczynnik oporu powietrza [1] C_x = 0,9
Powierzchnia czołowa A =0,8 x 3,9 x 2,5 = 7,8 m2

* (wyznaczono na podstawie pomiarów własnych)

Charakterystyka punktu ECE [28]:
          Spadek                                                        7%
          Utrzymywana prędkość                   30 km/h = 8,33 m/s

Założenia konstrukcyjne:
Retarder może być zabudowany przy skrzyni biegów w układzie szeregowym (VOITH R 120 lub VOITH R 133) lub w układzie równoległym (VOITH R115)

Obliczenia:
Wyznaczenie prędkości obrotowej wału retardera n_w:
 

[obr/min]

Wyznaczenie mocy retardera N_RET:
 

[kW]

Wyznaczenie M_h:
 

[Nm]

Punkt ECE pojazdu ma współrzędne ( 1004 ; 1655,1 ). Nanoszony jest on na charakterystyki retarderów (Rys. 5.24)
 

Rys. 5.24 Punkt ECE ciągnika siodłowego JELCZ C 620/2 6x2 na wykresach retarderów VOITH R120, VOITH R133 i VOITH R115.

Na wykresach otrzymanych z wydruku komputerowego (Załącznik 2 i 3) punkt ECE ma współrzędne :      ( 1004 ; 1676 )

5.4.3 JELCZ S 416/3


Zakładane dane do obliczeń:
Masa całkowita samochodu i przyczepy mc = 36 000 kg
Promień dynamiczny* ( 11R20 ) R_d = 0,498 » 0,5 m
Przełożenie całkowite mostu napędowego i_c = 5,85
Wysokość maksymalna H = 3,7 m
Szerokość maksymalna S = 2,500 m
Współczynnik oporu toczenia dla asfaltu [1] f_t = 0,01
Współczynnik oporu powietrza [1] C_x = 0,9
Powierzchnia czołowa A =0,8 x 3,7 x 2,5 = 7,4 m2

* (wyznaczono na podstawie pomiarów własnych)

charakterystyka punktu ECE [28]:
         Spadek                                                7%
         Utrzymywana prędkość               30 km/h = 8,33 m/s

Założenia konstrukcyjne:
Retarder może być umiejscowiony przy skrzyni biegów w układzie szeregowym lub w miejsce łożyska podporowego (VOITH R 120 lub VOITH R 133) lub przy skrzyni biegów w układzie równoległym (VOITH R115)

Obliczenia:
Wyznaczenie prędkości obrotowej wału retardera n_w:
 

[obr/min]

Wyznaczenie mocy retardera N_RET:
 

[kW]

Wyznaczenie M_h:
 

[Nm]

Punkt ECE pojazdu ma współrzędne ( 931 ; 1784,9 ). Nanoszony jest on na charakterystyki retarderów (Rys. 5.25)
 

Rys. 5.25 Punkt ECE samochodu skrzyniowego JELCZ S 416/3 na wykresach retarderów VOITH R120, VOITH R133 i VOITH R115.

Na wykresach otrzymanych z wydruku komputerowego (Załącznik 4 i 5) punkt ECE ma współrzędne:
( 931 ; 1807 ).

5

5.5. ANALIZA WYNIKÓW I WNIOSKI


Wyniki przeprowadzonych powyżej obliczeń oraz odpowiadające im wartości odczytane z wykresów otrzymanych z wydruków komputerowych zestawione są w poniższych tabelach. W tabeli 6 znajdują się dane prędkości obrotowej wału retardera n_w, a w tabeli 7 dane momentu hamowania M_h. Wartości obliczone przez dyplomanta w ramach części projektowej zawarte są w drugiej kolumnie a wartości odczytane z wykresów komputerowych w kolumnie trzeciej. Różnica pomiędzy tymi wartościami znajduje się w czwartej kolumnie. W ostatniej kolumnie znajduje się różnica względna w %.

Tabela 6

Tabela 7

Analizując wartości prędkości obrotowych wału retardera nw widać, że obliczone wielkości są identyczne z wielkościami odczytanymi z wykresów. Program komputerowy do wyznaczenia prędkości obrotowej wału posługuje się taką samą zależnością jaka została wyprowadzona w rozdziale 5.2 i stosowaną do obliczeń w projektach wstępnych.
W przypadku momentu hamującego Mh w każdym przypadku wartości z wykresów są większe od odpowiadających im wartości obliczonych. Wynika to z faktu że program komputerowy do wyznaczenia mocy retardera a następnie jego momentu wykorzystuje wyłącznie moc oporów ruchu na które składają się moce: wzniesienia oraz oporów toczenia. Program komputerowy pomija moc oporów powietrza która to została uwzględniona w powyższych obliczeniach. Moc tę rzeczywiście można pominąć ponieważ ma ona większe znaczenie dla obliczeń trakcyjnych pojazdu przy wyższych prędkościach jazdy. Ponieważ w przypadku obliczeń związanych z doborem retardera utrzymywana prędkość jazdy nie przekracza 30 km/h to i wartości mocy oporu powietrza są rzędu 2…3 kW co przy odpowiadających im prędkościach wału retardera dają moment ok. 20Nm. Moc oporów powietrza uwzględniona w obliczeniach wspomaga pracę retardera i zmniejsza wymaganą wartość momentu hamowania.
Porównując wyznaczone wartości punktów ECE dla badanych samochodów z charakterystykami na wykresach widać, że w każdym z przypadków punkt ECE znajduje się zawsze poniżej krzywych charakterystyk retarderów. Oznacza to, że dla każdego pojazdu może być zastosowany zwalniacz typu wskazanego w założeniach konstrukcyjnych a dostępny w gamie produkcyjnej firmy Voith.
Obliczenia przeprowadzone powyżej są obliczeniami wstępnymi które miały za zadanie określić typ zastosowanego retardera. Kolejnym krokiem powinno być obliczenie czy do skrzyni biegów może być zamontowany zwalniacz. Na etapie konstruowania korpusu skrzyń biegów konstruktor przeprowadza obliczenia tak aby możliwe było zamocowanie do ich tylnej pokrywy zwalniacza elektromagnetycznego. Wartością obciążenia skrzyni biegów jest masa takiego zwalniacza wynosząca około 400kg. Zwalniacz hydrokinetyczny posiada masę całkowitą o około 300 kg mniejszą w stosunku do zwalniacza elektromagnetycznego. Stąd też korpus skrzyni biegów bez problemów jest w stanie utrzymać zamocowany do niej zwalniacz hydrokinetyczny stąd też obliczenia te w naszym przypadku mogły zostać pominięte. Ponadto wymiary gabarytowe również umożliwiają zamontowanie każdego ze zwalniaczy. W przypadku obu samochodów ciężarowych za skrzynią biegów prześwit pomiędzy podłużnicami wynosi około 620 mm podczas gdy maksymalna szerokość największego z proponowanych retarderów (VOITH R 133) wynosi 612 mm.
W przypadku zastosowania zwalniacza hydrokinetycznego niekiedy może okazać się, że w danym pojeździe chłodnica lub pompa cieczy chłodzącej może okazać się niewystarczająca. Jednak w trakcie obliczeń wstępnych określenie tego może okazać się trudne do wykonania. Z tego względu o konieczności powiększenia objętości chłodnicy lub zastosowania pompy cieczy chłodzącej o większej wydajności decyduje obserwacja temperatury cieczy chodzącej silnika i tempa jej wzrost w miarę czasu używania zwalniacza zamontowanego w samochodzie.
 

wnioski końcowe >>>