СИЛИ І ПОТУЖНОСТІ ОПОРУ РУХУ АВТОМОБІЛЯ

Силою опору коченню автомобіля Р до називають суму сил опору коченню всіх його коліс:

Для двухосного автомобіля, позначаючи величини, що відносяться до передньої осі, індексом 1, а до задньої - індексом 2, можна записати:

Зазвичай вважають /, = /, = { тоді

де v a - швидкість автомобіля, м / с; G a - вага автомобіля, Н. G a ~ М а g; М а - маса автомобіля, кг.

Потужність N k , що витрачається на подолання опору коченню, дорівнює

Якщо v a виражена в км / год, G a в кг і N k в л. с., то

Складову сили тяжіння C a sina, паралельну площині дороги, називають силою опору підйому і позначають Р :

При невеликих кутах підйому (до 10 °) синус у формулі (27) може бути замінений тангенсом. У дорожньому будівництві крутизну дорожніх підйомів і спусків часто характеризують величиною (/) ухилу, що представляє собою відношення перевищення Н (рис. 11) до закладання В (/ = Н / В).

Оскільки tga = Н / В = i, то

Потужність опору підйому (л. С.) Дорівнює:

Сила Р п може бути спрямована як проти руху, так і але руху, в залежності від знака кута а (ухилу /). Кут а й ухил i вважають позитивними при підйомі і негативними при спуску.

Визначення ухилу 46

Мал. 11. Визначення ухилу 46

Суму сил опору коченню автомобіля і опору підйому називають силою опір дороги:

суму

називають сумарним коефіцієнтом опорі дороги.

Потужність опору дороги (к. С.):

При русі автомобіля в повітряному середовищі в результаті взаємодії частинок повітря з поверхнею автомобіля виникають елементарні сили, що діють в кожній точці поверхні автомобіля. Це аеродинамічні сили, Складова повної аеродинамічної сили, спрямована але поздовжньої осі автомобіля, називається силою опору повітря.

Складові аеродинамічних сил створюють тиск на поверхню автомобіля, різне за величиною і напрямком в різних точках. У передній частині автомобіля сили тиску спрямовані проти руху і значно більше, ніж в задній, де вони спрямовані по руху. Дотичні до поверхні автомобіля складові елементарних сил взаємодії автомобіля з повітрям (сили тертя) завжди спрямовані проти руху.

Якщо автомобіль рухається за наявності вітру, то в загальному випадку, коли напрямок вітру становить деякий кут з напрямком руху, різні за величиною тиску діють і на бічні частини автомобіля.

Рівнодіючу всіх елементарних сил взаємодії повітря з автомобілем будемо називати повної аеродинамічної силою.

Відповідно до законів аеродинаміки повна аеродинамічна сила, що діє на будь-яке тіло, що рухається з відносною швидкістю v (м / с) в повітряному середовищі, може бути знайдена за формулою

де з ю - безрозмірний коефіцієнт аеродинамічної сили, що залежить від форми тіла і напряму повітряного потоку; р в - щільність повітря, Н? з 2 / м 4 ; F - Мідслево ссчсніс тіла, м 2 .

  • 11ри вивченні руху автомобіля діюча на нього повна аеродинамічна сила розкладається на три складові:
  • 1) сила опору повітря Р, паралельна площині дороги і поздовжньої осі автомобіля:

де з х - коефіцієнт обтічності;

2) бічна аеродинамічна сила Р до , паралельна площині дороги і перпендикулярна до поздовжньої осі автомобіля:

де з - коефіцієнт бічної аеродинамічної сили;

3) підйомна сила Р ат , перпендикулярна до площини дороги:

де с. - коефіцієнт підйомної аеродинамічної сили.

Коефіцієнти з г , з у і с. визначаються дослідним шляхом. Найбільш точним способом визначення цих коефіцієнтів є продування автомобілів або їх моделей в аеродинамічній трубі. Можливо також визначення деяких або всіх зазначених коефіцієнтів шляхом дорожніх випробувань, проте такі випробування дають менш точні результати.

В процесі випробувань в аеродинамічній трубі при незмінній швидкості і напрямку повітряного потоку автомобіль (або його модель) повертається йод різними кутами, що дозволяє визначити коефіцієнти з х , з і с. при різних кутах набігання повітряного потоку.

Як миделевого перетину F у автомобілів приймається площа лобового опору, що дорівнює площі проекції автомобіля на площину, перпендикулярну його поздовжньої осі.

Беручи щільність повітря постійної (згідно ГОСТ 4401-64 на рівні моря вважається р в = 1,225 Н? З 2 / м 4 ), можна твір - ^ р в = вважати залежним від форми автомобіля (в основному від форми і шорсткості поверхні кузова), кута між поздовжньою віссю автомобіля і напрямком відносної швидкості повітряного потоку. Цей твір називають коефіцієнтом опорі повітря автомобілі.

Якщо розглядати рух автомобіля в нерухомому середовищі, то

Тут v a в м / с. Якщо ж швидкість автомобіля у я задана в км / год, то

При русі в нерухомій повітряному середовищі напрямок швидкості повітряного потоку збігається з поздовжньою віссю автомобіля. Для цього випадку можна приймати до наступним: для легкових автомобілів 0,15. ..0,3 Н • з 2 / м 4 (кг / м 3 ); для автобусів 0,25 ... 0,5 Н? з 2 / м 4 (кг / м 3 ); для вантажних автомобілів 0,5 ... 0,7 Н • з 2 / м 4 (кг / м 3 ).

Площа лобового опору приблизно може бути знайдена але формулами:

для вантажних автомобілів F = ВН Г ; (38) для легкових автомобілів

де В - колія автомобіля, м; //.- габаритна висота автомобіля, м; В - габаритна ширина автомобіля, м.

Твір до в F = (Е а називають фактором обтічності. Формула (37) може бути використана і для підрахунку сили опору повітря автопоїзда. У цьому випадку в формулу підставляється величина F для ланки, що має найбільшу площу лобового опору, а коефіцієнт до в визначається по тягачу і збільшується на 25% на кожен причіп.

При наявності вітру, напрямок якого становить кут Р з напрямком руху автомобіля, в формулу (37) треба замість v a підставити відносну швидкість v p повітряного потоку, що дорівнює геометричній сумі швидкості вітру v b , м / с, і швидкості руху автомобіля v, м / с. Величина відносної швидкості повітряного потоку може бути знайдена але Формулі

Коефіцієнт опору повітря має різне значення в залежності від кута т між вектором рівнодіюча швидкості v p і поздовжньою віссю автомобіля. Цей кут може бути знайдений за формулою:

Зі збільшенням кута т коефіцієнт опору повітря, як правило, збільшується.

При зустрічному вітрі Р = 0; v p = v a + v b , і формула (37) набуває вигляду:

При попутному вітрі Р = 180 °; v p = v a - v h і

Коефіцієнт опору повітря до в в обох цих випадках такий же, як і при русі автомобіля в нерухомій повітряному середовищі. Потужність N B , що витрачається на подолання опору повітря,

У нерухомій повітряному середовищі, підставляючи значення Р К з формул (37) і (37а), отримаємо:

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >