COMPARACIÓN DE LAS PRESTACIONES DE DOS VEHÍCULOS.
6 de Junio de 2015
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COMPARACIÓN DE LAS PRESTACIONES DE DOS VEHÍCULOS.
David Hidalgo
dshodaz@hotmail.com
Héctor Maldonado
titovrally@hotmail.com
Diego Torres
car_diegofer@hotmail.com
RESUMEN:
En el presente trabajo se realizará el análisis y los cálculos de las prestaciones de un vehículo Chevrolet Grand Vitara y un Toyota Yaris nitro, en los cuales determinaremos la velocidad máxima, el tiempo y espacio para acelerar en velocidades conocidas y la subida por rampa; con la finalidad de que una persona interesada en adquirir un vehículo conozca los beneficios de cada modelo de automotor.
FRASES CLAVE:
Velocidad máxima,
Rampa máxima,
Relación de transmisión,
Aceleración máxima.
CHEVROLET GRAND VITARA.
DATOS DEL FABRICANTE PARA ESTE VEHÍCULO.
Se requiere determinar:
Las relaciones de transmisión de las cinco velocidades del vehículo y las velocidades máximas de las mismas.
La rampa máxima en porcentaje, que el vehículo puede subir en quinta marcha a 90Km/h.
La aceleración máxima que puede tener el vehículo a 50Km/h, en un rampa de 15%, coeficiente de adherencia 0.4 y en segunda marcha (con la relación de transmisión obtenida en el literal a), realizando los cálculos tanto de tracción delantera, posterior y 4x4, para así verificar que el diseño de tracción posterior es el que nos brinda mayor eficacia de funcionamiento.
altura máxima del carro 1740 mm 1,74 m
largo total 4215 mm 4,215 m
ancho total 1780 mm 1,78 m
factor de área 0,825
Altura centro de gravedad 522 mm 0,522 m
Altura centro de gravedad para potencia máxima 522 mm 0,522 m
Peso eje delantero para potencia máxima 900 kg 8829 N
Peso eje posterior para potencia máxima 1080 kg 10594,8 N
Área frontal 2,55519 m^2
Batalla 2440 mm 2,44 m
Peso del vehículo 1850 kg 18148,5 N
Peso eje delantero 900 kg 8829 N
Peso eje posterior 1080 kg 10594,8 N
Relación grupo cónico 4,875
Relación 1 3,652
Relación 2 1,947
Relación 3 1,379
Relación 4 1
Relación 5 0,795
Relación retro 3,67
Datos del neumático 235 60% 16
Potencia máxima 126 CV 6000 rpm
Par máximo 17,7 kg *m 4300 rpm
Cx 0,32
Densidad del aire 1,225 kg/m¨3
rampa máxima 45% 24,227 grados
velocidad máxima 155,8 km/h 43,2777778 m/s
Aceleración 0-100 km/h 13,8 segundos
Aceleración 0-400 m 18,9 segundos
Aceleración 0-1000 m 37,6 segundos
radio nominal 344,2 mm 0,3442 m
coeficiente de deslizamiento 3% 0,03
Tabla 1. Datos técnicos.
Fuente: Chevrolet-Grand Vitara.
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO.
Figura 1. Chevrolet Grand Vitara.
Fuente: Pagina web.
RELACIONES DE TRANSMISIÓN Y VELOCIDADES MÁXIMAS
Figura 2. Determinación de la pendiente.
Fuente: Los Autores.
Tan Ɵ = h/100
Ɵ= tan-1 (45/100)
Ɵ= 24.2270
El radio del neumático es:
Relación de transmisión marcha larga:
Cálculo de Rt o Fr:
Calculo de R1 (Relación de transmisión de marcha más corta)
Cálculo de K
Cálculo Rt del resto de marchas:
Cálculo V máxima De cada marcha:
CÁLCULO DE LA RAMPA MÁXIMA
Cálculo de FR o RT
Cálculo de FT:
Entonces,
FT = RT, despejo ϴ
CÁLCULO DE LAS ACELERACIONES
Vmax= 50Km/h 13,88m/s
R2 = 12.998
P = 18148,5 N
Cálculo FT
Igualando RT, tenemos:
En tracción delantera:
Igualamos RT, tenemos:
En tracción posterior:
En tracción 4x4:
Igualando:
Como se puede observar en el desarrollo de los cálculos, la mejor opción es la de tracción posterior por mantenerse o acercarse más al valor calculado en el motor.
CUADRO COMPARATIVO
En el siguiente cuadro se indicara los valores técnicos del Chevrolet Grand Vitara dados por el fabricante y los obtenidos mediante el cálculo:
DATOS DEL FABRICANTE DATOS CÁLCULADOS
RELACIONES DE TRANSMISIÓN
R1 3,652 4,015
R2 1,947 2,666
R3 1,379 1,770
R4 1 1,175
R5 0,795 0,783
POTENCIA DEL MOTOR 126CV 95,1CV
PAR DEL MOTOR 17,7Kg.m 15,82Kg.m
Tabla 2. Tabla comparativa.
Fuente: Los autores.
TOYOTA YARIS NITRO.
Figura 3. Determinación de la pendiente.
Fuente: Los Autores.
DATOS DEL FABRICANTE PARA ESTE VEHÍCULO.
Se requiere determinar:
Relaciones de transmisión de cada marcha, y compararlas con las que da el fabricante.
Calcular las velocidades máximas que se puede alcanzar en cada una de las marchas.
Calcular la rampa máxima cuando el vehículo circula a 100 Km/h, en quinta marcha.
Calcular la aceleración máxima, cuando circula sobre una rampa de 10 %, con una velocidad de 40 Km/h, teniendo en este caso un µ=0,4, en los siguientes casos:
Vehículo es a tracción.
Vehículo es a propulsión.
Vehículo es a tracción a las 4 ruedas o integral.
Calcular los valores de las deceleraciones a partir de las cuales deberá actuar el limitador.
Calcular el rendimiento de frenado del vehículo circulando sobre una calzada de adherencia 0,9; para una fuerza de frenado de las ruedas delanteras de 8000N. Considérese la posibilidad de que no llega a actuar el limitador
Batalla 2,46 m
Eje delantero 605 Kg
Eje trasero 400 Kg
Reparto de pesos a plena carga:
Eje delantero 760 Kg
Eje trasero 695 Kg
Altura del centro de gravedad:
En orden de marcha 0,304 m
En plena carga 0,456 m
Área frontal 1,96 m^2
Neumáticos 185/65 R15
Potencia máxima 86 HP a 6000 rpm
Par máximo 120 Nm a 4200 rpm
Relaciones de Transmisión
Primera marcha 3,545
Segunda Marcha 1,904
Tercera marcha 1,310
Cuarta Marcha 0,969
Quinta marcha 0,815
Reversa 3,250
Relación del diferencial 3,526
Rampa máxima 40 %
Velocidad máxima 175 Km/h
Coeficiente de deslizamiento longitudinal 3 %
Coeficiente de adherencia 0,8
Coeficiente aerodinámico 0,292
Datos Obtenidos en el Banco Dinamométrico:
Potencia máxima 57,1 CV a 4505 rpm
Par máximo 124,9 Nm a 4070 rpm
Neumáticos 205/55 R16
Tabla 3. Datos técnicos.
Fuente: Yaris nitro.
2.1.1. RELACIONES DE TRANSMISIÓN
Calculamos el radio del neumático:
r=1/2[(16)*(25,4)+(2)*(205)*(0,55)]
r=1/2(406,4+225,5)
r=315,95mm //
Calculamos la relación de transmisión de la marcha más larga:
R_5=(π*n_m*r*(1-i))/(30*V_máx ) 175 Km/h* 1h/3600s* 1000m/1Km=48,61 m/s
R_5=(π*(4505rpm)*(0,31595m)*(1-0,03))/((30)*(48,61 m⁄s))
R_5=4337,4528/1458,3
R_5=2,9743//
Calculamos el ángulo de inclinación de la rampa:
40 tgθ=0,4
tgθ=40/100 θ=21,8°
100
Calculamos el coeficiente de resistencia a la rodadura:
...