Ttulo
Csar Augusto Corra Miguis (sem bolsa); Frederico Heloui de
Araujo (sem bolsa);
Orientador: Thiago Gamboa RittoDeterminao dos Parmetros do
Sistema de Transmisso de um Veculo Off-Road do Tipo Baja
Equipe Minerva Baja UFRJLaboratrio de Tecnologia MecnicaEscola
Politcnica
XXXIV Jornada Giulio Massarani de Iniciao Cientfica, Tecnolgica,
Artstica e CulturalSensoreamento e desenv. de mec. veiculares de
direo e suspensoIntroduoO sistema de transmisso de um carro
responsvel por fazer o torque e a potncia oriundos do motor chegar
s rodas.Para que o carro se locomova com velocidade e capacidade
trativa adequados, deve-se escolher as relaes de transmisso de
maneira criteriosa.A anlise das foras envolvidas no movimento do
carro se faz essencial na escolha de tais relaes
2Objetivos/MotivaoEstabelecer uma metodologia confivel para a
determinao das relaes de transmisso de um veculo do tipo Baja, para
que a Equipe Minerva Baja possa utilizar em seus futuros
projetosAjudar a equipe alcanar melhores resultados em futuras
competies da categoria Baja
3Veculo do tipo Baja
4Sistema de Transmisso
5Fundamentao Terica/ExperimentalSer feita a anlise de foras
envolvidas no movimento do veculo, essas foras se dividem em: Foras
de oposio ao movimentoFora disponibilizada ao veculoPor fim, com os
resultados obtidos, determinaremos as caractersticas da transmisso
do veculo
6Foras de Oposio ao MovimentoAs foras que se opem ao avano do
veculo so:
Fora de resistncia ao rolamentoFora de arrasto aerodinmicoFora
para vencer terreno inclinadoForas Inerciais
7Fora de Resistncia ao Rolamento
Onde:Ri -> Peso atuando sobre a roda ifr -> Coeficiente de
resistncia ao rolamentost -> ngulo de inclinao do terrenoA
resistncia ao rolamento formada pela juno de alguns mecanismos que
se opem ao rolamento do pneu sobre o piso, sendo o principal deles
a energia perdida sob a forma de calor no processo de deformao do
pneu. Se torna muito complexo quantificar cada um desses mecanismos
separadamente, e , por tal razo, estabeleceu-se um coeficiente de
resistncia ao rolamento , que se relaciona com a fora de resistncia
ao rolamento da seguinte forma:
8Fora de Resistncia ao Rolamento
Outros mecanismos responsveis pela resistncia ao rolamento:
- Perda de energia na deflexo do pneu nas paredes laterais e de
contato com o solo- Deflexo da superfcie da pista- Arrasto do ar
dentro dos pneus- Perda de energia em solavancos- Deslizamento dos
pneus longitudinal e lateralmente
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Alguns ExemplosSegundo a literatura consultada, para velocidades
de at 100km/h, o coeficiente de resistncia ao rolamento se mantm
praticamente constante
No caso do veculo Baja, experimentalmente obtivemos o valor de
aproximadamente fr=0,016Fora de Resistncia ao Rolamento O
coeficiente de resistncia ao rolamento depende de:- Tipo de
terreno- Composio da borracha do pneu- Temperatura do pneu- Presso
interna dos pneus- Velocidade
10 Esta fora causada pelo escoamento do ar em torno do carro.
Pela equao da mecnica dos fluidos, temos que:
onde: = massa especfica do fluido (ar 1,2 kg/m)Ca = coeficiente
de arrasto aerodinmico do carro (Ca 0,88 de acordo com o software
CarSim)A = rea frontal do carro (A 2m)V = velocidade relativa entre
o carro e o fluido (ar) Fora de arrasto aerodinmico
11Fora para vencer terrenos inclinados
Temos ento:
Esta fora aparece como sendo a componente do peso do veculo no
plano da rampa
Onde mt a massa total do veculo12Foras Inerciais
Ela influenciada tanto pela componente da fora relacionada
translao do carro, quanto pela fora relacionada rotao das partes
girantes do veculo. Segundo MASETTI(2010), a fora inercial total
dada pela expresso:Onde:a = acelerao do veculoI = momento de inrcia
do componente girantei = relao de transmisso entre o elemento e a
rodardin = raio dinmico do pneu
13Fora Contrria Resultante
Somando-se todas as foras contrrias ao movimento do veculo,
achamos a fora mnima que o sistema de transmisso deve entregar as
rodas, para atingir uma dada acelerao:
14Fora Disponibilizada ao Veculo
A fora disponibilizada pelo veculo calculada levando em
considerao as curvas caractersticas do motor do veculo.
P(nm) Potncia do motor em funo de sua rotao T(nm) Torque do
motor em funo de sua rotao v Velocidade do veculo it Reduo total
entre o motor e o eixo dos pneus tot Eficincia total da transmisso
do veculo (cerca de 90%)
Teremos ento a seguinte equao para a fora disponibilizada:
15CVT (Continuously Variable Transmission) O CVT um mecanismo
utilizado para variar a relao de transmisso entre dois eixos de
forma continua e progressiva. O uso do CVT facilita a operao do
veculo pelo piloto Estudo terico da dinmica do CVT complexo
16CVT (Continuously Variable Transmission)
Curva experimental de relao de transmisso do CVT
17Limitaes para a relao fixa de transmissoMxima reduo para no
haver deslizamento:Reduo mnima para subir uma dada inclinao:Reduo
para atingir uma dada velocidade mxima terica:Reduo mnima para
prova de trao:
18Limitaes para a relao fixa de transmissoMxima reduo para no
haver deslizamentoReduo mnima para subir uma dada inclinao (20
)Reduo para atingir uma dada velocidade mxima terica (V=
40Km/h)Reduo mnima para prova de trao (10 toras de 10kg)
19ResultadosCurva do torque na roda do veculo em Nm
Reduo fixa de 7,44Reduo fixa de 7,7Reduo fixa de 8
Reduo fixa de 8,4Reduo fixa de 8,6Reduo fixa de 9
20ResultadosCurva da fora fornecida e fora de resistncia ao
movimento em NewtonsReduo fixa de 7,44Reduo fixa de 7,7Reduo fixa
de 8
Reduo fixa de 8,4Reduo fixa de 8,6Reduo fixa de 9
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ResultadosCurva da acelerao fornecida em m/sReduo fixa de
7,44Reduo fixa de 7,7Reduo fixa de 8
Reduo fixa de 8,4Reduo fixa de 8,6Reduo fixa de 9
22ConclusoPara um veculo do tipo baja com massa total
aproximadamente 300kg com uma nica reduo fixa, conclumos que
qualquer reduo fixa na faixa 7,44:1 at 9,03:1 seu desempenho ser
satisfatrio na competio Sendo que quanto mais prximo de 7,44:1,
maior ser a velocidade final do carro e quanto mais prxima de
9,03:1, maior ser a capacidade trativa do carro.
23Trabalhos FuturosDesenvolver instrumentao e experimentos
capazes de comprovar a validade desse trabalhoAprimorar o estudo
sobre a dinmica do CVTObter experimentalmente as curvas do
motor
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