ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
RELATÓRIO FINAL - GF
DESEMPENHO EM TRAÇÃO E FRENAGEM
Brunno Souza Marques - 8644177 Heitor Masaro Nakasato Cavallato - 9299070 Rafael Gutierrez Stuque - 9836412 Ricardo Gonçalves Ruano - 8992408
Professor: Ronaldo de Breyne Salvagni
São Paulo 2020
- Resultados ruins
- Falta a "Tabela de Análise de Sensibilidade"
- Análise de discrepâncias muito superficial
1. METODOLOGIA
A determinação do desempenho em tração e frenagem se dá pelo desenvolvimento de uma planilha no software Excel, dividida nos seguintes tópicos:
❖ Dados medidos em testes ❖ Tabela de resultados dos testes ❖ Dados de cada veículo
❖ Cálculos de retomada e frenagem para cada veículo
A fim de simplificação dos modelos de retomada e frenagem, adota-se as seguintes hipóteses preliminares:
❖ A resistência ao rolamento é constante no espectro de velocidades ❖ As inércias rotativas são desconsideradas na frenagem
❖ Qualquer eficiência não considerada nos cálculos é assumida como sendo 100% (ex.: rolamentos)
❖ A massa do condutor é desconsiderada nos cálculos
❖ O ângulo de inclinação do veículo com relação ao solo é nulo em todos os testes ❖ Não é considerado o escorregamento para os testes de aceleração e retomada.
2. FORÇAS ATUANTES
Para os cálculos de retomada serão consideradas quatro componentes forçantes: força trativa, arrasto aerodinâmico, força de aclive e resistência ao rolamento. Com isso, é possível determinar a força trativa disponível expressa por:
2.1 FORÇA TRATIVA
Componente de propulsão produzida a partir do torque e rotação fornecidos pelo motor do veículo, expressa por:
Nela são considerados o torque do powertrain, a eficiência total da transmissão (considerando a eficiência de cada marcha individualmente e da redução final, no diferencial) e o raio dinâmico do pneu em contato com o solo. O torque do powertrain, por sua vez, é dado por:
Que contempla o torque desenvolvido do motor subtraído dos torques resistivos decorrentes da inércia dos componentes do trem de força (motor, par engrenado, redução final e roda), dado por:
Deve ser levado em consideração também os limites de tração, seja o veículo com tração dianteira ou traseira. No caso da tração traseira, tem-se:
2.2 FORÇA DE ARRASTO AERODINÂMICO
Componente resistiva decorrente do deslocamento do veículo em meio fluido (no caso, o ar). É expressa por:
São considerados a massa específica do ar (dependente das condições atmosféricas), o coeficiente de arrasto aerodinâmico e a área frontal do veículo (que compõem a denominada área frontal corrigida) e a velocidade de deslocamento do ar em torno do veículo.
2.3 FORÇA DE RESISTÊNCIA AO ROLAMENTO
Componente resistiva introduzida pelo contato do pneu com a superfície de rolagem. É expressa por:
Nela, são considerados o peso do veículo e o coeficiente de resistência ao rolamento (dependente da superfície de rolagem, sendo considerado um valor em torno de 0.015 para asfalto).
2.4 FORÇA DE ACLIVE
Corresponde ao peso tangencial do veículo quando em uma ladeira, podendo ser resistiva no caso de aclive positivo (subida) e “propulsiva” no caso de aclive negativo (descida). É expressa por:
São considerados o peso do veículo e o ângulo de inclinação do veículo em relação ao solo. Tal como explicitado nas hipóteses iniciais, para efeito dos testes de retomada e frenagem este ângulo será nulo, e a força de aclive não estará presente.
3. RETOMADA
Para obter o tempo de retomada do veículo, dadas duas velocidades distintas (velocidade inicial e velocidade final da retomada), temos:
Caso os dados não sejam exatos, é possível obter o tempo de retomada realizando a somatória das velocidades, variando da inicial até a final da retomada, conforme equação abaixo, onde i varia até o termo que representa a velocidade final:
4. FRENAGEM
4.1 DISTÂNCIA DE FRENAGEM
A distância de frenagem para uma situação em que há a influência da força de arrasto pose ser calculada, segundo Gillespie, por meio da equação mostrada abaixo.
𝑆𝐷 = 𝑀 2𝐶ln | 𝐹𝑏+ 𝐶 𝑉𝑜² 𝐹𝑏 | Onde: SD = Distância de frenagem M = Massa do veículo
C = Coeficiente de arrasto do veículo Fb = Força de frenagem do veículo
𝑉𝑜 = Velocidade inicial do veículo
4.2 FORÇAS DE FRENAGEM
Segundo Gillespe e, considerando travamento total das rodas, a força máxima de frenagem no eixo dianteiro Fxmf e a força máxima de frenagem no eixo traseiro Fxmr
6. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Analisando os dados fornecidos por cada grupo e os calculados pela planilha, é possível verificar uma aproximação mediana na maioria dos casos, tendo variações de 1% a 160%. As maiores diferenças foram obtidas nos dados do veículo 7, que tiveram valores visivelmente superiores comparativamente aos outros carros.
As variações encontradas na maioria dos valores pode ser oriunda da consideração ou não da massa do condutor, das condições de teste do veículo, eficiência de rolamentos e da estimativa da transmissão em si.
No entanto, em relação aos dados fornecidos e os valores calculados sobre o veículo Honda Civic SI, há uma maior aderência ao modelo, com diferença máxima de 9%.
Há de se considerar que, em todos os casos, variações na condição de teste e os cálculos preliminares afetam o resultado final. Em se tratando de um processo de
Onde está a "Tabela de Análise de Sensibilidade"?
cálculos que foram analisados os veículos no decorrer da disciplina PME3540, uma alteração em dados iniciais do projeto afeta, por exemplo, o cálculo do tempo de retomada e frenagem. Logo, consideramos que a propagação de erro foi, talvez, o principal fator da discrepância existente.
No entanto, a metodologia utilizada foi consistente, podendo ser feita para um futuro melhorias nas condições iniciais e maior rigorosidade com o modelo de teste existente, para que os dados fornecidos e calculados sejam mais parelhos.
7. BIBLIOGRAFIA
GILLEPSIE, Thomas. 1992. Fundamentals of vehicle dynamics. ISBN 1-56091-199-9. Society of Automotive Engineers, Inc. 495p.
SALVAGNI, Roberto. 2017. GF – Desempenho em tração e frenagem. Site de
PME2540. Material de aula. Endereço:
http://sites.poli.usp.br/d/pme2540/Exercicios.html. Acesso: 16/06/17.
1010TIRES. 2017. TIRE SIZE CALCULATOR FOR165-65R14, 165-70R13, 175-70R13, 155-60R15, 175-55R15 - TIRE & WHEEL PLUS SIZING. Site do 1010Tires. Endereço: http://www.1010tires.com/Tools/Tire-Size-Calculator/165-65R14/165-70R13/175-70R13/155-60R15/175-55R15. Acesso em: 16/05/2017.
EGER, André. 2007. Simulação e análise do desempenho longitudinal veicular sob condições dinâmicas trativas. Universidade Federal de Santa Catarina – Tese de mestrado em engenharia mecânica. 164p
Fonte: https://www.carrosnaweb.com.br/fichadetalhe.asp?codigo=2769
Fonte: https://revistaautoesporte.globo.com/Noticias/noticia/2016/07/teste-volkswagen-gol-10-2-portas.html
