sol. 2doexamen parcial (corregido bueno final)

7/26/2019 SOL. 2doExamen Parcial (Corregido Bueno Final)

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2

UniverParaleMateriDocenSemest

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2012

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Carlos J

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vier


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UNIVERSIDAD TCNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERA

INGENIERA MECNICA ELECTROMECNICA

Abril 2012

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MEC 3341 AAUTOMOTORES

EXAMEN 2DO PARCIAL

Espinoza Mamani Carlos Javier Pg.1

MEC 3341 AUTOMOTORES

1.- Determinar las relaciones de una caja de cambios de cuatro velocidades para unvehculo de 3000 Kg, cuyo motor ha sido definido mediante el estudio de su curva deutilizacin.Velocidad mxima 150 Km/ha) Calcular la potencia mxima en rueda si, f=15 Kg/t, k=0,01, S=4m^2, nmero mximode vueltas de motor 4000rpm, Par mximo a 3000 rpm es 14Kg*m (en ruedas), Nmeromnimo de vueltas de motor de la zona de rgimen estable 2000rpm, Radio delneumtico bajo carga 0,3 mPara las fuerzas de resistencia que actan en el vehculo tenemos:

Donde: 10%

Sabemos que la potencia mxima en la rueda es:

Donde: . / No tenemos pendiente, y podemos despreciar resistencia por inercia, y la resistencia porrozamiento mecnico en la transmisin tomamos aproximadamente 10%, entonces tenemos:

Resistencia a la Rodadura:

15 110003000 9,81 ,


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EXAMEN 2DO PARCIAL


Resistencia aerodinmica:

2 0,01 4 15010

13600

69,44 9,81 , Reemplazando para la potencia tenemos: 150 10 13600 441,45 681,20 46777,08 1736 , Sabemos que el rendimiento de la transmisin es aproximadamente del 90%, por tanto lasprdidas en la transmisin por rozamientos mecnicos aproximadamente del 10%: 90% 100%

%% , , b) Calcular la relacin de grupo reductor r.

; Sabemos tambin: 2 2

2

, ,


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EXAMEN 2DO PARCIAL


c) Calcular las relaciones de la caja segn criterios siguientes: Las relaciones han de guardar progresin geomtrica

Sabemos segn diagrama de velocidades:

Tenemos que se cumple:


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EXAMEN 2DO PARCIAL


Del concepto de progresin geomtrica tenemos:

; 4 18,75150 0,125

Para la razn de progresin geomtrica: 0,125 0,5 ,

Tenemos Relaciones y Velocidades mximas:En 1:

20004000 1: 8 0,125 ; 20004000

150 18,75 En 2:

20004000 1: 4 0,250 ; 20004000

150 37,50 En 3:

20004000

1: 2 0,500 ; 20004000

150 75,00

En directa:

1: 1 ; 150 Verificamos que para nuestra caja de cambios se cumpla la progresin geomtrica:

Para las relaciones: 1 0,1250,5 0,25 2

2 0,250,5 0,5 3 3 0,50,5 1 Para las velocidades:

18,750,5 37,5

37,5

0,5 75

750,5 150


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EXAMEN 2DO PARCIAL


Que en tercera velocidad se alcancen los 100 Km/hrDel diagrama

;

A V3 = 100Km/h el motor gira a:

100150 4000 2666 La relacin de marcha es: 26664000 1:1,5 0,6667 Solo nos pide en tercera velocidad alcance los 100 Km/hr, as que las otras velocidadespodemos dejarlas con los valores anteriores, o tambin podemos recalcularlas.

Que en primera pueda arrancar en una pendiente del 20% con aceleracin de 0,4m/s^2, coeficiente de rodadura 20Kg/t.

Resistencia total que ha de vencer: Resistencia por Rodadura:

20 11000 3000 9,81

, La resistencia por pendiente es:

6100

3000 9,81 11,5

,


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EXAMEN 2DO PARCIAL


La resistencia por inercia ser:

3000 0,4

Reemplazando fuerzas:

588,6 5867,39 1200 7655,999,81 ,

Del par necesario en las ruedas motrices:

Tenemos de dato: 14 : .

14780,40,30,330,90 14,967 0,2014

Para la relacin de la 1 caja:

, , , . ,

Entonces el vehculo con esta relacin, alcanzara la velocidad mxima de 30,21 Km/h.


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2.- Determinar para un vehculo cuyas caractersticas son:Datos:

L=5 m distancia entre ejes o batalla.a= 1,65 m distancia entre pivotes de giro de las manguetas.b= 2,5 m ancho mximo del vehculov=1,3 m voladizo delantero

Tenemos el siguiente esquema para nuestro vehculo:

Tambin tenemos que se cumple para el centro de rotacin de las ruedas:


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a.- Calcular el ngulo alfa de giro mnimo, para que el vehculo quede inscrito en unradio mximo de 12,5mDel grafico primero tenemos para el ngulo mnimo:

Del grafico anterior para el triangulo:Segn ley de senos:

( )( ) ( ) =

+ sene

senf

90

( ) ( )( ) += 90senf

esen

( ) ( )( )

+= 90sen

f

earcsen

( )( )

+= 90senf

earcsen

Entonces ngulo alfa mnimo:

( )( )

+= 90min senf

earcsen

imo

Ec. 2.1

Hallamos parmetros:Segn legislacin: 12,5

51,312,5 30,26


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EXAMEN 2DO PARCIAL


2 2,5 1,652 0,425 0,425 1,3 1,37 ( )

v

ctg = ; 10,18

3,1

425,0=== arctg

v

carctg

Del grafico anterior para el triangulo:

Para hallar f del anterior grafico aplicamos ley de cosenos:

( )( )++= 90cos2222 eRRef

( )( )++= 90cos222 eRRef

( )( ) 5,1126,3010,1890cos5,1237,125,1237,1 22 =++=f

Reemplazando valores en la ecuacin 2.1:

( )( )

+= 26,3010,1890

5,11

37,126,30

min senarcsen

imo

72,25min = imo

b.- Calcular las longitudes de bielas y barra de acoplamiento r y l para un ngulomximo de giro de 45. El mximo real, limitado por el topo es: 45-10=35

Sabemos segn el grafico que:L :es la distancia del eje delantero al eje de corte de las prolongaciones de las bielas. Puedeser igual a L o distinto, normalmente menor.d: Distancia de la rueda delantera izquierda al punto de corte de la prolongacin de las bielas.

r: Longitud de la biela.l: Longitud de la barra de acoplamiento.a: Distancia entre pivotes de giro.


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EXAMEN 2DO PARCIAL


Del triangulo ANM:

(Relacin de tringulos) 2 2

Despejando:

Ec. 2.2

Tambin de la anterior figura:

2

Para un ngulo mximo de giro:

Tenemos:

;

El ngulo mximo de giro se obtiene cuando una biela se alinea con la barra de acoplamiento.

Para el triangulo formado ACB:Segn ley de cosenos: Del ngulo psilon tenemos: 90

90

Igualando cos; miembro a miembro:

90


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Entonces tenemos: 90 90 : 90 0 ; 90 1 Reemplazando datos obtenemos: Reemplazamos en la ecuacin segn ley de cosenos:

2

2 Despejamos sen(-):

..Ec. 2.3.

De la anterior figura para ngulo mximo de giro tenemos para (): Para =45, y en principio para L=L=5m

2 2 2 1,6525 1,652 0,162

9,369 2

5 1,652 5,068

Reemplazando los valores de ,y l, segn las ecuaciones (1) y (2).

Entonces:

9,3245 1,65 1,655,0685,068 21 ,65

Despejando r: , Reemplazando en la ec. 2.2:

1,65 5,0680,5555,068 , Pero dichos datos no satisfacen para la curva de error, empezamos nuevamente.


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EXAMEN 2DO PARCIAL


Para =45, y para L=4,5 m

2 2 2 1,6524,5 1,652

10,39 2

4,5 1,652 4,575

Reemplazando los valores de ,y l, segn las ecuaciones (1) y (2).Entonces:

10,3945 1,65 1,654,5754,575 21 ,65




2 2 2 1,6524,2 1,652

11,11

2

4,2 1,652

4,28

Reemplazando los valores de ,y l, segn las ecuaciones (1) y (2).Entonces:

11,1145 1,65 1,654,284,28 21 ,65


1,65 4,280,3024,28 ,

Pero dichos datos no satisfacen para la curva de error, empezamos nuevamente.


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EXAMEN 2DO PARCIAL



2 2 2 1,6524,1 1,652

11,38 2

4,1 1,652 4,182


Entonces:

11,3845 1,65 1,654,1824,182

21 ,65 Despejando r: , Reemplazando en la ec. 2.2:


Para

=45, y para L=4,0 m 2 2 2 1,6524,0 1,652

11,65 2

4,0 1,652 4,084


Entonces:

11,6545 1,65 1,654,0844,084 21 ,65


1,65 4,0840,2374,084 , Donde hallamos pareja de valores aceptable:

, ; ,


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EXAMEN 2DO PARCIAL


c.- Calcular los ngulos beta reales, correspondientes a los alfa, desde 1 hasta 35.

Una vez que hayamos calculado y elegido la biela y la barra de acoplamiento, hallamos losvalores de los ngulos beta reales, en funcin de los alfa.

Tenemos de la figura:

.Ec.2.4

Tenemos:

, ; , Para k tenemos:

2 1,651,55420,237 78,3 Reemplazamos en la ecuacin 2,4:

1,650,237cos78,3 0,23778,30,23778,3 0,23778,3 1,554 2,415 Dando valores a alfa desde 1 hasta 35, obtenemos el beta real:

Tenemos la siguiente tabla para los valores de alfa desde 1 a 35 y los beta reales obtenidos: 1 0,9671

2 1,979

3 2,998

4

4,025

5 5,061


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6 6,104

7 7,157

8 8,218

9 9,288

10 10,37

11 11,46

12 12,55

13 13,66

14 14,78

15 15,91

16

17,05

17 18,21

18 19,37

19 20,55

20 21,75

21 22,95

22 24,18

23 25,42

24 26,68

25 27,95

26

29,25

27 30,57

28 31,92

29 33,29

30 34,69

31 36,13

32 37,6

33 39,11

34 40,67

35

42,28

d.- Calcular los ngulos ideales de beta, para alfa desde 1 hasta 35.Para la desviacin entre los ngulos beta () reales con los ideales (), para valores de alfa:Los ideales se deducen mediante:

..Ec. 2.5La ecuacin 2,5 se obtuvo del anlisis del centro de rotacin de las ruedas en la 2da figura,del problema.

1,655 0,33


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, Tenemos la tabla para los valores de alfa desde 1 a 35 y los beta ideales obtenidos, tambinlos beta reales y su diferencia:

1 0,967 1,006 0,04

2 1,979 2,023 0,04

3 2,998 3,053 0,05

4 4,025 4,094 0,07

5 5,061 5,148 0,09

6

6,104

6,214

0,11

7 7,157 7,292 0,14

8 8,218 8,384 0,17

9 9,288 9,488 0,20

10 10,370 10,600 0,23

11 11,460 11,730 0,27

12 12,550 12,880 0,33

13 13,660 14,030 0,37

14 14,780 15,200 0,42

15 15,910 16,380 0,47

16 17,050 17,570 0,52

17 18,210 18,780 0,57

18 19,370 20,000 0,63

19 20,550 21,230 0,68

20 21,750 22,470 0,72

21 22,950 23,730 0,78

22 24,180 24,990 0,81

23 25,420 26,270 0,85

24 26,680 27,560 0,88

25

27,950

28,860

0,91

26 29,250 30,170 0,92

27 30,570 31,490 0,92

28 31,920 32,820 0,90

29 33,290 34,150 0,86

30 34,690 35,500 0,81

31 36,130 36,850 0,72

32 37,600 38,210 0,61

33 39,110 39,580 0,47

34 40,670 40,950 0,28

35

42,280

42,320

0,04


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e.- Calcular la curva de error, que este situada lo ms cerca posible de la lnea para losngulos alfa comprendido entre 0 y 25.De la siguiente grafica tenemos:

De la grafica tenemos:

;

; Igualamos ambas ecuaciones: De donde obtenemos:

.Ec. 2.6

Ec. 2.7

Para obtener la ecuacin de la lnea Ideal tenemos: Para: 0 ; /20 2 Para: ;

De las dos ltimas ecuaciones obtenidas, hallamos: 2 ;


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Finalmente tenemos que la ecuacin es:

Tenemos:

1 0,967 0,812 0,014

2 1,979 0,821 0,029

3 2,998 0,825 0,043

4 4,025 0,828 0,058

5

5,061

0,830

0,073

6 6,104 0,832 0,087

7 7,157 0,834 0,103

8 8,218 0,836 0,118

9 9,288 0,838 0,133

10 10,370 0,840 0,148

11 11,460 0,842 0,164

12 12,550 0,844 0,179

13 13,660 0,846 0,195

14 14,780 0,848 0,212

15

15,910

0,851

0,228

16 17,050 0,853 0,245

17 18,210 0,855 0,262

18 19,370 0,858 0,279

19 20,550 0,860 0,296

20 21,750 0,863 0,314

21 22,950 0,865 0,332

22 24,180 0,869 0,351

23 25,420 0,872 0,370

24 26,680 0,875 0,390

25 27,950 0,878 0,410

26 29,250 0,882 0,430

27 30,570 0,886 0,451

28 31,920 0,890 0,473

29 33,290 0,895 0,496

30 34,690 0,900 0,519

31 36,130 0,905 0,544

32 37,600 0,911 0,569

33 39,110 0,917 0,596

34

40,670

0,924

0,624

35 42,280 0,932 0,653


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La grafica ser:


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3.- Describa el sistema de frenos ABS y su funcionamiento.

El sistema ABS (Anti-Break- System) o sistema de frenos antibloqueoes un dispositivo queevita el bloqueo de las ruedas al frenar.Es un sistema diseado para ayudar a los conductores a mantener cierta capacidad demaniobrabilidad y evitar deslizamientos mientras frenan, especialmente en circunstancias delluvia, humedad, nieve, barro, etc. en las que es comn que una rueda se bloquee, perdiendoel control del vehculo, con muchsimo riesgo de accidente grave.

Un sensor electrnico de revoluciones instalado en la rueda, detecta en cada instante defrenado si una rueda est a punto de bloquearse. Si esto resulta cierto, el sensor enva unaorden que reduce la presin de frenado sobre esa rueda y evita el bloqueo. El ABS mejora

notablemente la seguridad dinmica de los coches ya que reduce la posibilidad de prdidade control del vehculo en situaciones extremas, permite mantener el control sobre ladireccin (con las ruedas delanteras bloqueadas los coches no obedecen a las indicacionesdel volante) y adems permite detener el vehculo en menos metros. El sistema antibloqueoABS constituye un elemento de seguridad adicional en el vehculo.Tiene la funcin de reducir el riesgo de accidentes mediante el control ptimo del proceso delfrenado. Durante un frenado que presente riesgo de bloqueo en una o varias ruedas, el ABStiene como funcin adaptar el nivel de presin del liquido de frenos en cada rueda con el finde evitar el bloqueo y optimizar as la estabilidad en la conduccin, la dirigibilidad y ladistancia de parada.


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Funcionamiento:

Unos sensores ubicados en las ruedas controlan permanentemente la velocidad del giro delas mismas. A partir de los datos que suministra cada uno de los sensores, la unidad decontrol electrnica calcula la velocidad media, que corresponde aproximadamente a lavelocidad del vehculo. Comparando la velocidad especifica de una rueda con la media global,se puede saber si una rueda amenaza con bloquearse. Si es as, el sistema reduceautomticamente la presin de frenado en la rueda en cuestin hasta alcanzar un valorumbral fijado por debajo del lmite del bloqueo.

Cuando la rueda gira libremente, se vuelve a aumentar al mximo la presin de frenado.Solo una rueda que gira puede generar fuerzas laterales y, consecuentemente, cumplirfunciones de guiado. Este proceso (reducir la presin de frenado / aumentar la presin defrenado) se repite hasta que el conductor retira el pie del freno o disminuye la fuerza deactivacin del mismo.


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Espinoza

a Mamani Ca

UNFAC

INGENIE

arlos Javier

IVERSIDAD TLTAD NACIO

RA MECNIC

AUTOM

EXAM

R

CNICA DE ONAL DE INGE ELECTRO

OTORES

EN 2DO P

ido

UROIERAECNICA

ARCIAL

A

M

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Pgina 22

C 3341 A

Pg

.


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4.- Que tipo de aceite se debe utilizar en la caja automtica indique sus caractersticasdel aceite.Tenemos que debe usarse:Aceite de cambio automtico = ATF (Automatic Transmission Fluid)El aceite en el cambio automtico ha de cumplir en su circuito diferentes requerimientos.Tiene que: transmitir fuerzas (en el convertidor de par). efectuar acoplamientos (en los elementos hidrulicos del cambio). establecer valores de friccin (en los embragues y frenos de discos, en el embrague deanulacin del convertidor de par). engrasar piezas (todas las piezas rotatorias del cambio). evacuar calor.

transportar residuos de abrasin.Estas tareas las tiene que realizar el aceite en un margen de temperatura de -30C a 150C(puntos de medicin de la temperatura en el crter de aceite del cambio).Durante el cambio de marchas, en los embragues y frenos de discos se pueden alcanzar porun breve tiempo incluso temperaturas de 250C a 400C.Durante el cambio de marchas, en los embragues y frenos de discos se pueden alcanzar porun breve tiempo incluso temperaturas cumplir todas las tareas en cualquier condicin.En especial, se mejora el ndice de viscosidad para garantizar un lquido constantementeespeso en todo el margen de temperaturas.En todo el mundo se reconocen los estndares establecidos con tal fin por General Motors(ATF Dexron) y Ford (ATF Mercon).

Es recomendable utilizar nicamente el aceite autorizado por el fabricante del vehculo.Otros aceites o aditivos poseen propiedades modificadas y resultan desventajosos para elfuncionamiento y la vida til del cambio.Especialmente perturbadores para el funcionamiento son los componentes acuosos en elaceite del cambio.A fin de mantener limpio el aceite, se aspira ste del crter a travs de un filtro.Un potente imn permanente dispuesto en el crter de aceite acumula los residuos metlicosde abrasin.

Caractersticas del aceite de caja automtica:Aceite para transmisiones automticas de autos y camionetas (ATF o Hidrolina) es muchoms especfico y mucho ms complejo. La transmisin automtica de un auto tiene que hacer

miles de cambios entre embragues y discos con friccin controlada entre sus materialesmientras resiste la oxidacin en las revoluciones altas del convertidor de torque (par) y suestator.


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Dentro

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200)paLos maAlgunoOtros scaracteengancbasadaUn eje

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os para abcidad requr pequeaellos de difado o reseite no tiuy solvenos sellos yerar entr

cosidad

varan cos, necesit

ceite quelas ranura patinadoin.

s la siguientda para usol fluido DEXra proveer uy resistenci

especialmentIII (H) y ofrecendado paralidad con lasexron VI tamperaturas.ientos de: G

omo las mos

UROIERAECNICA

ARCIAL

s electrn

ir vlvulaserida. Esto corriente

erentescado ofrecne la solves para lretenes al-40Cy

uy alto (c

el diseondo un acnganches. Tiene qs. Cada

e generacinen las transRON VI dea estabilidaa la espumae formuladoe un rendimieuso en las nantiguas tranmbin puedeEl fluido parM DEXRONradas en la T

icos que

que engansensorespara indi

ido por elencia necs gomasunto que80C, oca

erca de

de la transite que ags suave

ue frenar larca tiene

de fluidosisiones auto

General Ma la oxidacicomparado cara proveernto mejoradouevas transmmisiones autser utilizadoa transmisio-VI, Denison

abla de Aplic

A

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andan se

chan los ditienen quecar las pr

ceite. Estsaria, se

de esao funcionaionalment

isin.arre ms.ente. Ade

as bandas su reco

recientementmticas de vtors o las gn mejoradaon los fluidosel doble de latanto para trisiones de 6omticas den sistemas ies automticHydraulics Hcin por Ren

bril 2012

Pgina 24

C 3341 A

ales a la

cos y lasser spersiones y

requiereesecan yarca de

n.pasando

s, estamientrasendacin

diseada,ehculos deneraciones

, estabilidadDEXRONvida til densmisionesvelocidadesM. El fluidodustriales eas sintticoF-0, Vickersdimiento .

sol. 2doexamen parcial (corregido bueno final)

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