CAROSERII ŞI STRUCTURI PORTANTE

        Încep cu tratarea acestui subansamblu al automobilului datoritã numeroaselor sale roluri, care ţin de aerodinamicitate, rezistenţã conferitã autovehiculului, aspectului estetic, dar şi pentru cã este primul lucru care se observã la un automobil. 

 

1.     Definiţii şi rolul caroseriei

        Cea mai simplã definiţie pentru o caroserie este aceea ca fiind subansamblul autovehiculului amenajat special pentru  a transporta persoane sau mãrfuri ori pentru a instala utilje auxiliare (macarale, bascule etc.). Caroseria constituie elementul portant al sarcinii utile (cât poate transporta maxim) a autovehiculului, dar şi elementul portant al celorlalte subansambluri ale autovehiculului (motor, sistem de frânare, sistem de drecţie etc.).

        Strutura portantã  este ansamblul caroseriei care preia direct solicitarea datoratã greutãţii, sarcinii utile şi a celorlalte subansambluri ale autovehiculului sau ale caroseriei.

        Primele construcţii de autovehicule aveau structura portantã şi caroseria ca douã unitãţi distincte, dupã cum se aratã în figura de mai jos

        În prezent, la multe tipuri de autovehicule se mai pãstreazã aceastã soluţie constructivã (majoritatea autocamioanelor, autobuzelor, autovehiculelor 4x4). A apãrut însã şi s-a dezvoltat foarte mult o construcţie de caroserie în care structura portantã este înglobatã în corpul caroseriei formând un corp unitar (autoportantã).

  

2.     Clasificarea caroseriilor   

        O clasificare se poate face dupã mai multe criterii, cele mai importante fiind: destinaţia, forma şi soluţia de structurã portantã [1].

 

2a. Dupã destinaţie

        Este fãcutã şi în normativele internaţionale şi conform acestora autovehiculele, şi respectiv caroseriile lor, sunt clasificate în mai multe categorii simbolizate prin litere de la M la S. Dintre cele mai importante amintim categoria M în care se încadreazã autovehiculele cu cel puţin 4 pneuri destinate transporului de persoane (autoturisme, autobuze), şi categoria A, pentru vehiculelele cu cel puţin 2 sau 3 roţi (mopede, motociclete, motocicluri, vadecicluri).   

 

2b. Dupã formã

      În cazul autoturismelor, asupra cãrora voi insita cel mai mult, importante sunt urmãtoarele tipuri de caroserii dupã forma acestora: tip berlinã, break-urile, coupe-urile şi cabrioletele. 

-> Despre tipul berlinã se poate afirma cã este cea mai cunoscutã şi rãspânditã caroserie la ora actualã. La baza construcţiei sale stã faptul cã este conceputã în ,,3 volume”: unul pentru motor, unul pentru habitaclu, iar altul pentru portbagaj, lucru exemplificat şi  în desenul urmãtor. 

 

 

 

      Printre altele, la aceastã caroserie acopersişul este unul fix şi rigid care poate sã aibe eventual şi o trapã de aerisire, însã nu are stâlp central (cel din dreptul portierelor) neapãrat. De asemenea, are 4 sau mai multe locuri dispuse pe douã rânduri, 2 sau 4 uşi laterale şi 4 ferestre laterale.

      Aceastã caroserie mai este denumitã şi de tip AA.

 

-> În ceea ce priveşte caroseria de tip break, acestea sunt destinate în special autovehicuelelor pentru familie (station wagon, combi) datoritã spaţiului generos pentru bagaje. 

  

       Este o caroserie inchisã la care partea din spate oferã un volum interior mãrit. La fel ca la cea berlinã, acoperisşul este rigid şi fix, putând avea şi o trapã de aerisire. Dispunerea locurilor pentru pasageri este la fel ca la cea anterioarã. Diferenţa principalã dintre cele douã constã în aceea cã aceasta este o caroserie conceputã în ,,2 volume” , spaţiul pentru habitaclu fãcând corp comun ce cel pentru portbagaj. 

 

-> Despre automobilele cu caroserie tip coupe se poate spune cã aproape oricine şi-ar dori un astfel de exemplar. La bazã reprezintã o îmbinare între cele sport şi lux. Sunt decât de douã persoane, cu locurile dispuse pe un singur rând şi au cle puţin douã ferestre laterale. În locul unui desen fãcut de mine, am sa ataşez un desen din cadrul unui proiect de diplomã al unui fost coleg de facultate, iar cu aceastã ocazie îi mulţumesc pentru permisiunea acordatã [2].      

-> Ca o ultimã categorie din aceastã clasificare, voi vorbi în câteva cuvinte despre caroseriile tip cabrio. Mai mult ca sigur aceasta reprezintã exemplul - pur pentru un autovehicul sport pentru marea parte a oamenilor. Nu am sã stau sã enunţ motivele, ci am sã spun doar atît: ca şi construcţie, caroseria este închisã, dar decapotabilã, acoperişul având douã poziţii, închis şi deschis.  De asemenea, când veţi conduce un asemenea automobil, mare atenţie sã nu vã rãsturnaţi (în rest oferã o siguranţã pasivã - ,,rãspunsul” automobilului în caz de impact şi mãsurile luate pentru a micşora pagubele – foarte bunã). Voi ataşa o pozã în loc de desen fãcut de mine, şi anume un BMW Z3 Cabrio (E37) [3].

 

2c. Dupã soluţia structurii portante (clasificare tehnicã)

        Din punct de vedere tehnic, caroseriile pot fi clasificate prin 3 aspecte: rigiditate, tipul constructiv al structurii portante şi modelul de asamblare al elementelor componente. De asemenea, mai poate fi caracterizatã dupã tipul materialului folosit în fabricarea sa. Caracterisitica de rigiditate a corpului caroseriei la solicitarea de încovoiere şi torsiune exprimã în cea mai bunã mãsurã calitatea caroseriei. 

 

       Sã presupunem cã în figura de mai sus avem un arc legat la un capãt de perete. Şi putem trage de el cât vrem, cu forţa F, dar pânã când el ne va spune ,,ho, nu mai trage cã nu ma pot eu”. Acum, sã spunem ca atât cât l-m întins la maxim, s-a obţinut o distanţã x, o diferenţã faţã de punctul când am început sã tragem de el şi pânã când nu s-a mai putut. Dacã mai adãugãm şi constana k, aceasta depinzând de material, vom obţine prima formulã din acest capitol:

 

        Aceasta ne dã o forţã, denumitã, culmea, de elasticitate. În onoarea lui Sir Isaac Newton, unitatea de mãsurã pentru forţã îi poartã numele. Revenind, se subînţelege cã, cu cât trag mai tare (mai mult), cu atât acea forţã creşte, fiind direct proporţionalã cu acel produs.

       La fel se întamplã şi în cazul caroseriilor, doar cã în loc de elasticitate avem opusul acesteia, rigiditate. Binînţeles cã, un material cu cât este mai rigid (tare, dur) cu atât este mai bun. Dacã ar fi şi uşor, s-ar înfrumuseţa lucrurile. Rigiditatea unui material este datã în speţã de densitatea de molecule aflate într-o anumitã suprafaţã. Mai multe, mai bine, material mai rigid.

 

        Imaginaţi-vã o grindã sau orice altceva de genul acesta asupra cãreia apãsaţi cu mâna. Astfel, veţi exercita o fortã pe suprafaţa acelei grinde. În ideea cã aveţi destulã putere pentru a-i modifica ,,aspectul”, dupã cum este arãtat şi în figura de mai sus, veţi produce o deplasare a acelei grinde faţã de punctul ei de echilibru, iar acea deplasare s-o notãm cu f, denumind-o sãgeatã.  Aceasta reprezintã o solicitare de încovoiere, lucru care se întâmplã şi în cazul unei caroserii, doar cã la o scarã mult mai mare. Cu toate ascestea, sãgeata nu trebuie sã depãşeascã 2 ÷ 3 mm.  

 

       La fel se întâmplã şi în cazul torsiunii, doar cã în loc de forţã avem douã momente, opuse ca sens între ele. De obicei sãgeata se noteazã cu litera greceascã δ, dar din simplitate am notat-o cu w. Aceastã situaţie poate fi exemplificatã astfel: deschideţi un capac de la o sticlã de suc deşurubându-l, dar prin rãsucire (torsiune), atât prin a sticlei, cât şi a capacului, unul faţã de celãlalt. Sau, din punct de vedre anatomic, la torsul omenesc.

        Dac-ar fi sa considerãm urmãtorul sistem de coordonate bidimensional, vom concluziona astfel: solicitarea de încovoiere are loc în plan vertical (de-a lungul axei oY), întinderea şi compresiunea de-a lungul axei oX (orizontal), iar torsiunea şi forfecarea pe un plan perpendicular pe oX sau oY. Acestea fiind principalele solicitãri statice (în care acceleraţia este egalã cu 0) care pot acţiona asupra unui corp sau sistem de materiale. 

 

        În funcţie de tipul constructiv al structurii portante, caroseriile pot fi:

- caroserie cu corp format din mai multe suporturi asamblate care lucreazã împreunã; acest tip constructiv are la bazã un cadru pe care sunt asamblate, demontabil sau nedemontabil celelalte pãrţi ale caroseriei ( cabinã, benã etc.)

-  caroserie corp integrat: aceastã caroserie are lonjeroanele şi traversele unei rame pe care se suprapune placa podea, asamblate rigid.

- caroseria cu corp autoportant care are baza autoportantã formatã dintr-o placã centralã tip podea la care sunt asamblate elementele de consolã faţã şi spate, de arce de boltã (pentru acoperiş) şi ramele de pereţi laterali -> formeazã un corp unitar.  

 

 

       Trebuie menţionat cã în poza de mai sus  mai este reprezentat şi modul în care se distribuie forţa în cazul unui impact lateral.

 

      Cu aceasta închei primul post despre caroserii şi le mulţumesc tuturor care au citit, chiar şi primul paragraf. De asemenea, îmi cer scuze dacã unele desene nu sunt foarte ,,finisate”, dar sper ca ideea lor a fost pe deplin înţeleasã. 

 

Bibliografie

 [1]. Notiţe de curs - Caroserii şi Structuri Portante I -  titular curs Conf. dr. ing. Iozsa Daniel

 [2]. Proiect de diplomã – Structurã de rezistenţã pentru un automobil tip coupe – absolvent Chivoiu Ciprian, promoţia iulie 2009

 [3]. http://www.the-blueprints.com/blueprints/cars/bmwcars/109/view/bmw_z3_cabrio_(e37)/

Noţiuni introductive

 

Precum viaţa cere mişcare, opusul sã este echivalat cu lipsa de mişcare, rigiditatea, chiar şi moartea. Însãşi materia se aflã într-o continuã mişcare. Galileo spunea: ,, În naturã, probabil cã nu existã nimic mai vechi ca mişcarea”. Pascal, în lucrarea sa ,,Penséees”, afirma: ,, Natura noastrã constã în mişcare; restul este completat în moarte”. Deloc surprinzãtor, încã din vremuri antice şi de demult, întemniţarea a fost consideratã una dintre cel mai aspre pedepse aplicate unui om sau animal. Arestul nu înseamnã doar privarea de libertate a mişcãrii, de posibilitatea de a pãrãsi o locuinţã, de a cãlãtori, dar totodatã şi lipsa de noi progrese şi comunicarea asupra acestor progrese [1].
Ca o scurtã speculare asupra Big Bang-ului şi originii universului, se poate afirma cã mişcarea, împreunã cu timpul şi spaţiul, reprezintã o constantã cosmicã. Mişcarea este o cerinţã esenţialã pentru supravieţuirea speciilor şi de aceea este unul dintre principiile evoluţiei. Potrivit scrierilor biblice, mişcarea oamenilor a început în momentul în care Adam şi Eva au fost alungaţi din Grãdina Eden.
Adevãrul este cã omul şi-a dorit dintotdeauna sã se deplaseze mai repede, mai departe şi sã care mai mult decât ar fi putut cu puterea propriilor muşchi – şi dacã ar fi posibil, fãrã vreun efort fizic din partea lui. Din acest motiv, oamenii au adoptat mereu nerãbdãtori oportunitãţile oferite de tehnologie. În vremurile antice, oamenii foloseau barca, propulsatã de vânt şi puterea muscularã proprie. Inventarea roţii a condus la cãruţã, care timp de secole a fost trasã de animale, pânã când trenul a produs o revoluţie în transport cu aproape 160 de ani în urmã. Înc-o datã, s-a demonstrat cã progresul unei civilizaţii prin realizãri economice şi culturale este inseparabil de mobilitate.
Începînd cu mai bine de 110 ani în urmã, dezvoltarea automobilului a vãzut crearea mijlocului de transport care, mulţumitã caracterului sãu individual şi flexibil, a rãmas cea mai obişnuitã metodã de deplasare în zilele noastre. Doar automobilul este capabil sã ajungã la norice destinaţie oricând. Aceastã a doua revoluţie în transport a fãcut posibilã mobilitatea individualã, practic în orice colţ al lumii.

1. Noţiuni elementare privind Autovehiculele Rutiere






AUTOVEHICUL – Vehicul autopropulsat suspendat pe roţi, şenile, tălpi de alunecare sau pernă de aer, care serveşte la transportul pasagerilor şi/sau bunurilor, la tractarea de remorci, semiremorci şi utilaje, precum şi la efectuarea unor lucrări speciale (în agricultură, construcţii, amenajări de terenuri etc.).

AUTOVEHICUL RUTIER – Autovehicul destinat deplasării pe o cale rutieră sau chiar pe teren neamenajat [2].


Forţele care apar şi solictã un automobil:
a) Forţe externe:
- forţele din suprafeţele de contact ale organelor de rulare cu solul;
- rezistenţa aerului în mişcare relativă faţă de autovehicul;
- forţe de impact cu alte corpuri.
b) Forţe şi momente interne:
- forţa de inerţie;
- momentul motor transmis de la sursa de energie aflată la bordul autovehiculului la organele de rulare;
- momentul de frânare dezvoltat de sistemul de frânare asupra sistemului de rulare.


2. Structura automobilului

Sistemele unui autovehicul:

• grupul moto – propulsor;
- motorul : sursa de energie mecanică a autovehiculului;
a) motor termic (motor cu ardere internã, turbină cu gaze, motor cu aburi);
b) motor electric;
- stocarea energiei: rezervor pentru combustibil convenţional, butelii p combustibili gazoşi, baterii de acumulatoare, celule fotovoltaice, rezervoare pentru hidruri metalice;
- transmisia: transmite mişcarea de la motor la sistemul de rulare, asigurând o corectă corelare între regimul de deplasare a automobilului şi regimul de funcţionare a motorului;
- sistemul de rulare: asigură contactul cu solul şi preluarea forţelor cu care acesta reacţionează asupra autovehiculului pentru a asigura deplasarea lui conform dorinţei conducătorului;
a) sistem de rulare cu roţi;

b) sistem de rulare cu şenile; etc.

• cadrul: structură de rezistenţă pe care sunt dispuse celelalte sisteme ale unui autovehicul;

• caroseria: organ purtăt

or şi protector al încărcăturii utile; are în plus rol estetic şi contribuie la definirea comportamentului aerodinamic al autovehiculului; la autoturismele actuale, cadrul şi caroseria constituie un singur corp;

• suspensia: asigură confortul pasagerilor la deplasarea pe drumuri denivelate şi contribuie la controlul comportării autovehiculului în deplasare;

• sistemul de direcţie: realizează controlul direcţiei de deplasare a autovehiculului în conformitate cu dorinţa conducătorului, arhitectura sa depinde de tipul sistemului de rulare;

• sistemul de frânare: realizează reducerea vitezei autovehiculului, oprirea sa şi asigurarea împotriva deplasării pe perioadele de staţionare;

• sistemul de iluminare şi semnalizare: realizează condiţii de vizibilitate cât mai bune pe timp de noapte şi de ceaţă şi transmite celorlalţi participanţi la trafic intenţiile de deplasare ale conducătorului;

• organele de lucru: dispozitive şi utilaje îmbarcate, tractate sau împinse de autovehicul destinate efectuării unor lucrări speciale;

• sistemele de siguranţă activă şi pasivă: sisteme de control automat al motorului, transmisiei, sistemului de frânare, suspensiei, etc., respectiv saci gonflabili (airbag-uri), centuri de siguranţă ş.a.


Formula roţilor:
2np X 2nm np – numărul total al punţilor;
                       nm – numărul punţilor motoare

ex: 4 X 2; 4 X 4; 6 X 2; 6 X 4; 8 X 4; 8 X 6; 8 X 8

Acestea fiind spuse, inchei despre introducerea in lumea automobilelor.

Bibliografie
[1]. ,,Handbook of Automotive Engineering”, Hans-hermann Braess şi Ulrich Seiffert, Ed. SAE International, ISBN 0-7680-0783-6, 2005
[2]. Notiţe de curs Dinamica Autovehiculelor, titular curs Prof. Dr. Ing. Andreescu Crisitan.

Pe post de introducere

 

Dupã îndelungi meditãri asupra subiectului care sã fie discutat în cadul acestui blog, am ales domeniul automobilelor. O decizie care a fost luatã ţinând cont de mai multe aspecte: pasiunea mea pentru acest mijloc de transport, absolvent al unei facultãţi de profil, dar nu în ultimul rând, faptul cã sunt mulţi cãrora le plac automobilele. Apoi a intervenit o altã problemã: despre ce sã scriu. Iniţial am zis sã fie un blog în care sã postez despre ce este nou în industria automobilelor, eventual impresii auspra diferitelor modele şi nişte mici review-uri. Dar asta presupune o cãutare destul de laborioasã, o triere a unei cantitãţi imense de informaţii. Aspect care nu-mi este tocmai la îndemânã. Având în vedere cã specializarea mea este despre Autovehicule Rutiere, mi-am zis sã fac un blog în care pur şi simplu sã scriu despre ce am fost eu învãţat în timpul facultãţii, bineînţeles nu foarte detaliat, astfel încâ sã fie pe înţelesul tuturor şi sã ajute la perceperea mai uşoarã a fenomenelor şi teoriilor care stau la baza automobilului.

Ţin sã menţionez încã de la început cã voi folosi un limbaj ceva superior a ceea ce se întâlneşte de obicei, în sensul cã termenul ,,maşinã" care face referire la automobil nu-şi are loc în cadrul acestui blog. Automobilul nu este o maşinã de cusut, maşinã de tuns iarba etc. Este cu mult mai mult de atât. Limbajul utilizat chiar şi de cei din industria auto, cum sunt în general cei care lucreazã în ateliere şi service-uri auto, este o ruşine adusã la adresa autovehiculului. De aceea, intr-un fel, am decis sã fac acest blog tocmai pentru a atrage atenţia, iar cu ajutorul celor care vor citi acest blog, sã îndrept un pic lucrurile.

Ca un ultim aspect al acestei introduceri, precizez urmãtorul punct de vedere: voi discuta pe parcurs asupra sistemelor care compun un automobil (grup moto-propulsor, transmisia, sistemul de direcţie, sistemul de frânare, sistemul de alimentare şi aprindere) explicate fiecare în parte în mod teoretic, aici incluzând şi modelul matematic, cu formule şi relaţii de calcul, cu precizãrile de rigoare, dar şi o parte practicã, în care sã fie incluse diferite sfaturi şi recomandãri care ţin de exploatarea automobilului. De asemenea voi încerca sã scriu şi despre diferite componente ale automobilulului, cele mai importante, cum ar fi: pompe, bujii, injectoare, supape, pistoane, segemenţi etc.

Principalele menţionãri fiind specificate, voi încerca sã public articolele în aşa fel încât sã fie cât mai coerente, explicite şi uşor de citit. Acestea vor avea ca sursã de inspiraţie notiţele de curs şi laborator luate de mine, dar şi cãrţi publicate de ingineri din domeniu, printre care şi foştii mei profesori sau unele proiecte de diplomã.