teherautók

Az aktív és passzív biztonság növelése mellett a tehergépjárművek működésének egyre gazdaságosabbá tételére is szükség van. Ezt az aerodinamika is jelentősen befolyásolja.

A világban csökkenő olajkészletek és az egyre növekvő teherautó-szállítás mennyisége az utóbbi időben egyre inkább befolyásolja a teherautók új generációinak fejlődését. Az aktív és passzív biztonság növelése mellett megkövetelik, hogy gazdaságosabban működjenek, és környezetbarátabbak legyenek. Elsősorban az üzemanyag-fogyasztás és a nem kívánt kipufogógázok mennyiségének csökkentése a kipufogógázokban, különösen a nitrogén-oxidok NOx, a részecskék (korom) és a szén-dioxid CO2 mennyisége. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a CO2 nem közvetlen szennyező anyag, hanem megköti a levegő oxigénjét, amely aztán hiányzik az emberekből, állatokból és növényekből. Nemrégiben a legfontosabb a CO2 mennyiségének csökkentése, ami csak az üzemanyag-fogyasztás csökkentésével érhető el. Melyek a technikai lehetőségek?

Hatékony szállítás tonnánként

A motor üzemanyag-fogyasztásának csökkentése, a gazdaságos vezetés elveinek betartása és a közúti közlekedési viszonyok javítása mellett sürgősen csökkenteni kell a vezetési ellenállást, különösen a félpótkocsi-traktorok leggyakoribb kombinációi esetében. Mitől függ a gyakorlatban az üzemanyag-fogyasztás? Az üzemanyag-fogyasztás literenként 100 km-nél nagyobb, annál nagyobb a motor fajlagos üzemanyag-fogyasztása, annál nagyobb a teljesítmény és annál lassabb a jármű. Kis mértékben a fogyasztás is növekszik az üzemanyag fajsúlyának csökkenésével.

A mai legjobb dízel teherautó-motorok összes belső égésű motor közül a legkisebb fajlagos üzemanyag-fogyasztással, 186 g/kWh-val (azaz legalább egy gramm üzemanyagot fogyasztanak egy kilowatt/órás teljesítmény fejlesztésére), és 46% -os hatékonyságot érnek el. Így üzemanyag szempontjából ez a szállítás viszonylag olcsó. Ez egy gyakorlati példából is következik: Ha a mai teljesen megrakott félpótkocsival szerelt traktor össztömege 40 t és a repülőgépen átlagosan 30 l/100 km-t fogyaszt 85 km/h sebességgel, akkor 100 km-enként egy tonna háromnegyed liter gázolaj. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen motor képes a jármű össztömegének 1000 kg-át 100 km-es távolságon át szállítani hihetetlen 0,75 liter gázolajjal, ami - hogy képet adjon róla - fél nagy üveg ásványvíznek felel meg . Még néhány új félpótkocsi-traktor is kb. 25 l/100 km üzemanyag-fogyasztást ér el 85 km/h sebességgel. Így csak 0,6 l dízelre van szükségük 1000 kg össztömeg 100 km-es távolságon történő szállításához. A mai személygépkocsik vezetői csak álmodozhatnak ilyen fogyasztásról.

Hol vannak a tartalékok?

A teherautó-motorok fent említett alacsony üzemanyag-fogyasztásával a vezetési ellenállás leküzdése érdekében teljesítményüket vezetés közben fogyasztják. Ezek a félpótkocsi vagy pótkocsi sebességváltó mechanizmusának ellenállása (a motortól a meghajtó kerekekig), gördülési ellenállás, légellenállás, lejtési ellenállás, gyorsulási és tapadási ellenállás.

A belső égésű motorok üzemanyag-fogyasztásának csökkentésére már nincs sok lehetőség. Még mindig vannak tartalékok a hibrid hajtások (belső égésű motorok és villanymotorok kombinációi) használatában az áruk forgalmazásában, különösen a városokban. Itt, amikor a motorral és a fékekkel fékeznek, az elektromos energia az akkumulátorokban tárolódik, majd a jármű meghajtására szolgál.

Az erőátviteli mechanizmus ellenállásának leküzdéséhez felhasznált teljesítmény a motor teljes teljesítményének körülbelül 10% -a. Itt a manuálisan működtetett sebességváltóknak az átviteli rendszer egyéb elemeivel viszonylag magas, 90% -os hatékonysága van optimális kivitel mellett, amelyen nincs mit javítani.

A gördülési ellenállás a gumiabroncsok gördülési ellenállási együtthatójának értékétől és a jármű össztömegétől függ. A teherautó gumiabroncsok magas felfújási nyomása miatt gördülési ellenállási együtthatójuk körülbelül 0,006, ami 2,5-szer kisebb, mint a lényegesen alacsonyabb nyomású személygépkocsiké. A további technikai fejlesztésekre sincsenek nagy lehetőségek. Érdekes, hogy teherautókban a gumiabroncsok nyomása sokkal nagyobb hatással van a gördülési ellenállásra és ezáltal az üzemanyag-fogyasztásra, ami nagy összsúlyának köszönhető. Egy másik érdekes tény, hogy a félpótkocsival felszerelt, 40 t össztömegű traktornak le kell győznie a 2354 N gördülési ellenállást, amely 55,6 kW motorteljesítményt fogyaszt.

A mászási ellenállás az út emelkedésétől és a jármű teljes tömegétől függ. Még mindig van néhány lehetőség a jármű tömegének csökkentésére a szerkezetük optimalizálásával és könnyebb anyagok felhasználásával.

A gyorsulás során fellépő tehetetlenségi ellenállás a jármű össztömegétől, de a forgó tömegétől (motor, sebességváltó és kerekek) és természetesen a szükséges gyorsulástól is függ, amelyet a vezetési technika és a forgalom sűrűsége befolyásol.

Félpótkocsi vagy pótkocsi vontatási ellenállását a vontató járműhöz hasonló vezetési ellenállások határozzák meg.

Lehetséges a légellenállás csökkentése

Az üzemanyag-fogyasztás csökkentésében azonban a legnagyobb hiányosságok a félpótkocsi-traktorok légellenállásának csökkentésében rejlenek. Eközben a jelenlegi EU-előírások, amelyek a teherautók teljes hosszát legfeljebb 16,5 m-re korlátozzák, ezt nagymértékben megakadályozzák. A motor ugyanis jelentős mennyiségű energiát fogyaszt a légellenállás leküzdésére. Ez a teljesítmény elsősorban a jármű körüli légsebesség négyzetétől (ha nincs szél) a menetsebességtől, a jármű légellenállási együtthatójától, annak elülső felületén, de a légsűrűségtől is függ. Ezért amikor hideg van, a levegő nagyobb sűrűségű, ezért az autónak vastagabb levegővel kell "behatolnia", ezért nagyobb az üzemanyag-fogyasztása.

Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb a motor teljesítménye, annál több üzemanyagot fogyaszt. Érdeklődés céljából kijelentjük, hogy a mai félpótkocsival rendelkező traktorkészletek légellenállási tényezője 0,6-0,8, elülső területe pedig kevesebb, mint 10 m2. Csak összehasonlításképpen: a személygépkocsik légellenállási együtthatója 0,25–0,45, elülső felülete körülbelül 2 m2. Ezután a figyelembe vett 1,2 kg/m3 légsűrűség mellett 0,8 légellenállási együttható és 85 km/h szélcsendes sebesség mellett a traktor-pótkocsi kombinációja 2673 N légellenállással rendelkezik, és a motornak 63 kW-ig legyőzni. 90 km/h sebességgel haladva a légellenállás 3000 N-ra, a szükséges motor teljesítménye 75 kW-ra nő. A szembeszél alatt nagyon rossz a helyzet. Például, ha a szél ellentétes irányba fújna 40 km/h sebességgel egy olyan tengelyen, amelynek légellenállási együtthatója 0,8, 90 km/h menetsebességnél, a légellenállás 6 255 N-ra nőne, és a szükséges motor teljesítmény 226 kW-ig.!

Ipari kutatási projekt

Ezen okok miatt a Daimler, az Iveco és a MAN traktorgyártók, valamint a Kögel, a Krone és a Schmitz Cargobull félpótkocsigyártók körülbelül egy évet töltöttek az autóipar kutatási projektjében, kihasználva a légellenállás nagy lehetőségeit az üzemanyag-fogyasztás csökkentése érdekében. traktorok pótkocsival. Az együttműködő FluiDyna GmbH vállalat elvégezte az összes numerikus kutatást, és a szélcsatorna modellek építéséért és azok méréséért volt felelős.

A kutatási munka a traktor elülső részének, a traktor és a félpótkocsi hosszirányú falának, valamint a jármű hátsó részének alakítására összpontosított. Az alacsony légellenálláshoz elengedhetetlen a jármű körüli veszteségmentes, folyamatos légáramlás a légsugarak letépése nélkül. Fontos az elülső kerekítések alakítása is, amelyek nem haladhatják meg egy bizonyos minimális sugarat. Legalább 60 km/h sebességgel kevesebb, mint 118 mm.

A jármű hosszirányú alakításakor érdekes a sima légáramlás elérése a jármű alváza körül. Ez csökkenti az áramlási energiát a jármű közelében lévő alsó területen, ezáltal csökkentve az átlagos áramlási sebességet. Ez viszont kevesebb ellennyomás-növekedést eredményez a jármű hátulján. Ezért különböző padló- és oldalsó burkolatokat, valamint különböző tetőkontúrokat fejlesztettek ki.

Kör alakú örvény jön létre a pótkocsi mögött. A hátsó kerekítés eloszlatja a jármű mögötti légáramlást, és megnöveli a kör alakú örvény és a jármű hátulja közötti távolságot. A vákuum területe, amelyet kör alakú örvény jelez, így kevésbé befolyásolja a pótkocsi hátulján lévő alapnyomást.

A kutatást teherautó modellen hajtották végre, 1: 2,5 méretarányban. A jármű ezen alakját numerikus és kísérleti kutatásokban használták. A jármű alaptestének spoilerét úgy alakították ki, hogy beállítási szöge csatlakozzon a pótkocsi felső széléhez. Az egyszerűség kedvéért sem a napellenzőket, sem a vezetőlemezeket, sem a harmadik tükröt nem vették figyelembe. Az alváz egyes részei, mint pl a pótkerékeket, a meghajtó alkatrészeket és a tartályt azonban figyelembe vették, mert azok különleges hatással voltak a légáramra.

A félpótkocsi fejlesztése a padlójára összpontosult, mert az összes félpótkocsi rakterének hasonló szélessége 2,55 m. A pótkocsi padlója különösen hosszanti és keresztirányú gerendákat, valamint két pótkereket tartalmaz. A félpótkocsi körüli áramlás valóságának köszönhetően az oldalélek 45 fokos szögben ferdén helyezkedtek el. A két felső szélét 25 mm sugarúra kerekítettük.

Aerodinamikai méréseket végeztek a stuttgarti Daimler AG szélcsatornában. A szimuláció meghatározta a légellenállás együtthatóját cx = 0,442, a szélcsatornában pedig a 0,424 értéket. Ez a különbség azzal magyarázható, hogy a járműmodell hossza kissé meghaladta az alagút mérési útjának méreteit.

Ami a kisebb ellenállást illeti

Ahogy az várható volt, a teherautó légellenállása a kutatási projektben jóval alacsonyabb volt, mint a hagyományos teherautóknál, mivel számos részletet kihagyott, amelyek hátrányosan befolyásolják az áramlást. Megállapították, hogy a traktor eleje kevésbé repíti el a légsugarakat és a visszafolyó területeket, és ennek megfelelően kevesebb energiaveszteséget okoz. Különösen a jármű körüli nyomásviszonyok voltak meghatározóak a légellenállás szempontjából, mivel csendes, hosszúkás területet hoztak létre a jármű elején, és túlnyomórészt semleges nyomást a hátsó részen. Szinte állandó nyomás volt a vezetőfülke és a pótkocsi közötti szabad térben. Ez kölcsönös nyomást és tapadást eredményezett a pótkocsi elején és a vezetőfülke hátulján. A pótkocsi teteje felett található jelentős örvényrendszer miatt a szimmetriasík közelében lévő határréteg megvastagodott. A tükörhüvely erős, hosszú oldali örvényt hozott létre, amely szintén jelentős hatást gyakorolt ​​a határréteg vastagságára.

A traktor elülső oldalán 20-150 mm-re becsülték az oldalsó élek sugarainak nagyságát. Számítások szerint a légsugarak sok szakadása elkerülhető 80 km/h sebességnél, ha az említett sugár nem kevesebb, mint 88 mm.

A traktor elejének 500 mm-rel történő meghosszabbításával annak geometriája úgy alakítható, hogy növelje a traktor elejének lekerekítését. Ezek az intézkedések csökkenthetik a teljes légellenállást. A jármű elejének meghosszabbításával az oldalsó tükrök különös jelentőségre tettek szert. Tíz százalékkal járulnak hozzá a teljes légellenálláshoz. Még jobb eredményt érhetünk el, ha a tükröket kamerarendszerrel cseréljük le.

A légellenállás nagymértékben csökkenti a kiegészítő burkolatok elhelyezését a jármű hátulján. A hátsó burkolati változatok szimulációja csaknem 10% -kal kevesebb légellenállást eredményezett. Különösen a kutatások meglepő módon kimutatták, hogy a legrövidebb borítások eredményezik a legjobban. A jármű hátulján lévő alsó burkolatok nem javultak, de jelentős kockázatot jelentettek arra, hogy egy autó hátulról összeomlik.

A tetősüllyesztési koncepció kerekítése a félpótkocsi első tengelyével kezdődött, amelynek magassága 4,0 m, és 3,5 és 3,0 m magasságig ment. Ez 3,5 m-en 6,8% -kal, 3,0 m-nél 10% -kal csökkentette a légellenállást. Ezeket a kiigazításokat csak akkor lehetne a gyakorlatban alkalmazni, ha a raktér elvesztését ellensúlyozta a jármű meghosszabbítása.

Záró megjegyzések

Az aerodinamika javítása a jármű elejének optimalizálásával 4,5% -kal csökkentette a légellenállást, ami 1,3% -os üzemanyag-megtakarítást eredményezett. Az intézkedések azonban jelentős technikai költségekkel járnak, amelyek költségesvé teszik a gyakorlatban történő végrehajtását. A jármű hátuljának optimalizálásával 13 fokos szöget bezáró fedéllel az üzemanyag-fogyasztás 2,7% -kal csökkent. Ezzel az elrendezéssel a járművet 400 mm-rel meg kell hosszabbítani. Ha az uniós irányelveket ehhez igazítanák hosszabb teherautók építésének megkezdésével, az pozitív hatással lenne a környezetre, valamint a teherautók közlekedésének gazdaságára. A FluiDyna GmbH ezért felhívást fogalmazott meg 18,75 m hosszú készletek bevezetésére és teherautók használatára az EuroCombi rendszerben. Tavaly az EuroCombi járműveit felvették a közúti tesztekre Németországban, és támogatóik szerint várhatóan jelentős hatással lesznek a környezet javítására és a közúti közlekedés hatékonyságának növelésére a következő évtizedekben.

A magazinnal együttműködve készült Teherautó és üzlet.

A napi Pravda és internetes verziójának célja, hogy naprakész híreket jelenítsen meg Önnek. Ahhoz, hogy folyamatosan és még jobban dolgozhassunk Önnek, szükségünk van a támogatására is. Köszönjük bármilyen pénzügyi hozzájárulását.