Как найти лобовую площадь автомобиля

1. Расчет внешней характеристики двигателя

Расчет
начинается с определения мощности N_ev,
необходимой для обеспечения движения
с заданной максимальной скоростью V_max.

При установившемся
движении автомобиля мощность двигателя
в зависимости от дорожных условий может
быть выражена следующей формулой (кВт):

N_ev
= V_max
* (G_a
*

+ K_в
* F * V)
/ (1000 *

* K_p),
(12)

где

— коэффициент суммарного дорожного
сопротивления для легковых автомобилей
определяется по формуле:

=0,01+5*10^-6*
V.
(13)

K_в
– коэффициент обтекаемости, K_в
= 0,3 Н*с^2*м^-4;

F
– лобовая площадь автомобиля, м²;

—
КПД трансмисии;

K_p
– коэффициент коррекции.

Коэффициент
суммарного дорожного сопротивления
для грузовых автомобилей и автопоездов

=(0,015+0,02)+6*10^-6*
V.
(14)

Лобовую площадь
для легковых автомобилей находим из
формулы:

F_A
= 0,8 * B_г
* H_г,
(15)

где
B_г
–
габаритная ширина;

H_г
–
габаритная высота.

Лобовая площадь
для грузовых автомобилей

F_A
= B * H_г,
(16)

где
B
–
колея,м.

При
рекомендуемых температурах масла в
агрегатах механической трансмиссии

= 0,8…0,95. Коэффициент коррекции в данном
случае рекомендуется применять K_p
=0,6…0,8.

1. Частота вращения коленчатого вала двигателя

Частота
вращения коленчатого вала двигателя
n_v,
соответствующая максимальной скорости
автомобиля, определяется из уравнения
(мин^-1)
:

n_v
=
Vmax
*
,
(17)

где

— коэффициент оборотистости двигателя.

У
существующих легковых автомобилей
коэффициент оборотистости двигателя

лежит в приделах 30…35, у грузовых с
карбюраторным двигателем – 35…45; у
грузовых с дизельным двигателем– 30…35.

1. Максимальная мощность двигателя

Максимальную
мощность двигателя найдем из формулы:

N_max
= N_ev
/ [ a *

+ b * ()²
– c * ()³
] , (18)

где

— отношение частоты вращения коленчатого
вала двигателя при

максимальной
скорости движения автомобиля к частоте

вращения при
максимальной мощности двигателя;

a,
b,
c
– коэффициенты, постоянные для каждого
двигателя.

В
случае упрощенного расчета можно
применять для бензиновых двигателей a
= b
= c
= 1; для дизелей с непосредственным
впрыском а=0,5, в=1,5,с=1; для дизелей
предкамерных а=0,8, в=1,4, с=1, для двухтактных
дизелей а=0,87, в=1,13, с=1.

Для
построения внешней характеристики при
известной мощности N_max
и выбранных коэффициентах a,
b,
c
, принимаем частоту вращения коленчатого
вала при максимальной мощности от 5500
до 6500 мин^-1.

1. Построение внешней характеристики двигателя

Внешнюю характеристику
двигателя с достаточной для практических
расчетов точностью можно определить
по формуле Лейдермана (кВт):

N_е
= N_мах
* [ a *

+ b * ()²
– c * ()³
] , (19)

где
n_т
– текущее значение частоты вращения
коленчатого вала двигателя.

Текущие значения
частоты вращения коленчатого вала
двигателя выбирают произвольно через
определенный интервал (например, 500,
1000, 1500 и т.д.), но так, чтобы полученных
точек характеристики было не меньше
семи.

Аналогично
проводим расчет для следующих значений
n_т
и результаты расчетов сводим в Таблицу
2.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Нас не догонят! — журнал За рулем

LADA

УАЗ

Kia

Hyundai

Renault

Toyota

Volkswagen

Skoda

Nissan

ГАЗ

BMW

Mercedes-Benz

Mitsubishi

Mazda

Ford

Все марки

Нас не догонят!

Внешность обманчива

Многие из нас не задумываясь считают обтекаемым тот автомобиль, который таковым выглядит. И ошибаются. У весьма динамичного внешне ВАЗ-2109 коэффициент аэродинамического сопротивления чуть меньше, чем у «Жигулей», и больше, чем у коротенькой угловатой «Оки». У древней «Победы» такой же, как у ВАЗ-2106. Даже у стремительного на вид «Святогора» с точки зрения аэродинамики весьма неудачный задок. Срыв потока происходит как раз по нижней кромке двери, наклоненной на 27°. В итоге заднее стекло чистое, но коэффициент сопротивления наихудший из возможных.

Первый отечественный автомобиль, к которому инженеры подошли со всей серьезностью еще на этапе разработки макета — ВАЗ 2110. В результате на высоких скоростях «десятка» разгоняется гораздо охотнее «девятки» с таким же двигателем, а экономия топлива очевидна даже на глаз.

Чтобы снизить сопротивление воздуха, надо свести к минимуму лобовую площадь или коэффициент обтекаемости. Лобовая площадь уже устоялась и меняется в зависимости от класса машины примерно от 1,5 до 2,5 м2. Уменьшить ее можно, разве что усадив пассажиров в затылок друг другу. Хорошо, если их будет два. А пятерых гуськом? Как ни крути, остается обтекаемость. Существует несколько разновидностей, разбитых по осям координат. Поскольку автомобиль обычно движется вперед, конструкторов интересует прежде всего та, что идет вдоль оси машины, по координате «х». Потому коэффициент обтекаемости так и называется — Сх.

Подноготная Сх 

Чтобы уяснить, что это такое, разберемся, из чего складывается воздействие воздуха на автомобиль. До 13% всех потерь вносит сопротивление выступов. Это любая выступающая часть машины (зеркало, антенна, брызговики, дверные ручки и т.д.). Именно поэтому на современных машинах нет ни форточек, ни водосточных желобков. Внутреннее сопротивление съедает до 10% всех потерь.

Создается при прохождении воздуха через систему охлаждения и вентиляцию. Снизить его без ущерба для двигателя и комфорта невозможно.

«Прилипанию» струй воздуха к поверхности кузова (сопротивление трения) принято отводить до 11% потерь. Действует только в очень тонкой, прилежащей к стенкам зоне, называемой пограничным слоем, и потому зависит от качества покраски автомобиля. Сопротивление трения грязной машины может быть в 2–4 раза больше, чем свежевымытой.

Разность давлений на верхнюю и нижнюю части кузова называют индуктивным сопротивлением. Это сила, которая стремится оторвать машину от дороги. Ее доля — около 8%.

Самый большой вклад (до 58% всех потерь) приходится на профильное сопротивление, задаваемое самой формой кузова. Поскольку автомобиль движется, воздух перед ним уплотнен. Поток, идущий по верхней части кузова, многократно отрывается от него, создавая области пониженного давления. В задней части поток окончательно отрывается. Там образуется мощный вихревой след и область больших отрицательных давлений.

Именно совершенствованием формы кузова и достигают наибольшего снижения Сх.

Неподдающаяся

К сожалению, обтекаемость формы кузова расчету не поддается. Все знания о воздушном сопротивлении получены экспериментально, обдувом в аэродинамических трубах.

Передняя часть автомобиля должна быть низкая и широкая, без острых углов, чтобы не было отрыва потоков воздуха. Оптимальный наклон ветрового стекла 48–55°. Больший угол улучшает аэродинамику незначительно.

Наибольшее влияние на коэффициент обтекаемости оказывает задняя часть автомобиля по той простой причине, что там поток обрывается и — главное — образуются завихрения. Эти самые завихрения и приносят основные потери, причем наибольшее влияние на Сх оказывает угол наклона задней части. На графике показано влияние этого угла на коэффициент сопротивления воздуха и положение линии отрыва. На автомобилях с круто срезанной задней частью, с углом от 40 до 90 градусов, линия отрыва идет по задней кромке крыши, и вихри не возникают.

Если наклон уменьшать, то можно получить граничное значение угла, при котором линия отрыва переходит с кромки крыши на нижнюю кромку наклонной поверхности задка. Образуются два вращающихся вовнутрь продольных вихря, которые порождают сильное разрежение.

Дальнейшее уменьшение наклона задка вновь снижает аэродинамическое сопротивление, поскольку продольные вихри ослабляются. При угле в 23° получается значение Cв=0,40, такое же, как у автомобиля с круто срезанной задней частью. Наилучший угол с точки зрения аэродинамики близок к 10°, однако по соображениям компоновки и безопасности так сильно наклонить стекло невозможно.

Дурилки

Противотуманки, фартуки, длинная антенна, намордники с кокетливыми ушками и багажник на крыше могут поднять Сх обычной «шестерки» с 0,46 до 0,58, а то и больше.

Несведущий в аэродинамике может поверить, что пластиковые дефлекторы на передней кромке капота сдувают комаров с ветрового стекла. На самом деле эта «мухобойка» своими острыми краями лишь завихряет воздух, и больше ничего. Другая модная безделушка — дефлектор на вентиляционные отверстия — будет работать лучше, если… его перевернуть задом наперед. Антикрыло почему-то чаще всего устанавливают в зоне аэродинамической тени. Возможно, так красивее, но толку никакого. За редким исключением, любой обвес несет лишь одну функцию: кроме расходов за покупку и установку, он заставит раскошелиться за лишние литры бензина.

Предлагаем сравнить разные Сх:

0,46 «Победа»

0,5 ВАЗ-2105 

0,46 ВАЗ-2109 

0,44 ВАЗ-21099 

0,40 «Ока»

0,39 «Святогор»

0,34 ВАЗ-2110 

0,37 ВАЗ-2111 

0,32 ВАЗ-2112 

Наше новое видео

Тест 9-местной Нивы! И необычной Гранты

3 искренних заблуждения при перевозке детей

50 л/100 км, автомат, пневмоподвеска — тест самого народного автомобиля СССР

Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!

За рулем на Яндекс.Дзен

Новости smi2.ru

Формула аэродинамики – Автоцентр.

ua

Марка

Модель

Оставьте ваши контактные данные:

По телефону

На почту

Уточните удобное время для звонка:

День/дата

• День/дата
• Сегодня
• Завтра
• 30
• 31
• 01
• 02
• 03
• 04

Часы

• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20

Минуты

• 10
• 20
• 30
• 40
• 50

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Оставьте ваши контактные данные:

Уточните удобное время для звонка:

День/дата

• День/дата
• Сегодня
• Завтра
• 30

• 31

• 01
• 02
• 03
• 04

Часы

• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20

Минуты

• 10
• 20
• 30
• 40
• 50

Прямо сейчас

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Оставьте ваши контактные данные:

Выберите машину:

Марка

• Сначала выберите дилера

Модель

• Сначала выберите марку

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

Sample Text

Оставьте ваши контактные данные:

Выберите машину:

Марка

• Сначала выберите дилера

Модель

• Сначала выберите марку

Уточните удобное время для тест-драйва:

День/дата

• День/дата
• Сегодня
• Завтра
• 30
  октября
• 31
  октября
• 01
  ноября
• 02
  ноября
• 03
  ноября
• 04
  ноября
• 05
  ноября
• 06
  ноября
• 07
  ноября
• 08
  ноября
• 09
  ноября
• 10
  ноября
• 11
  ноября

Часы

• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20

Минуты

• 00
• 10
• 20
• 30
• 40
• 50

Отправляя заявку я предоставляю свое согласие на сбор и обработку предоставленных мною личных персональных данных в соответствии с Законом Украины «О защите персональных данных»

X

Оберіть мовну версію сайту.
За замовчуванням autocentre.ua відображається українською мовою.

Слава Україні! Героям слава!

Ви будете перенаправлені на українську версію сайту через 10 секунд

Площадь лобовой части гоночного автомобиля – простой расчет

Расчет площади лобовой части гоночной машины

Вам нужна площадь передней части гоночного автомобиля для расчетов, но вы ее не знаете! И никакое количество погуглить тоже не дало вам его найти. Что ты умеешь делать?

В этой статье представлен простой 8-шаговый метод , который вы можете использовать для аппроксимации лобовой площади гоночного автомобиля.

---

Хотите раздаточный материал?

Если вы добавите свой адрес электронной почты ниже, я отправлю вам 11-страничный набор слайдов , чтобы пройти его в своем собственном темпе. Также в комплект входит удобный шаблон с прозрачной сеткой , который очень быстро поможет вам приступить к работе с собственным гоночным автомобилем.

---

Что вам потребуется

• Ширина вашего гоночного автомобиля
• Высота вашего гоночного автомобиля
• Изображение передней части вашего автомобиля (или камера, чтобы сделать снимок)
• Программное обеспечение для презентаций (например, PowerPoint)
• Шаблон прозрачной сетки (подписчики берут ваш в колоде раздаточных материалов)

---

Шаг 1: Измерьте свой гоночный автомобиль

Вам нужны максимальная ширина и максимальная высота вашего гоночного автомобиля.

В моем примере ширина гоночного автомобиля составляет 1,61 м, а высота — 1,07 м.

---

Шаг 2: Выберите изображение

Чтобы это работало, вам нужно хорошее изображение вашего гоночного автомобиля спереди. Это может быть удивительно трудно найти. Если у вас его нет под рукой, то лучше, если вы пойдете и возьмете его.

Фронтальное изображение гоночного автомобиля. Изображение предоставлено: Javelin Trackdays

Изображение выше — это то, что я решил использовать для этой статьи. Пока это не совсем идеально, потому что машина в крене, но достаточно хорошо.

Причина, по которой я выбрал этот снимок, заключается в том, что:

• изображение достаточно высокого разрешения
• это почти идеальный лобовой снимок
• оно было снято с достаточно большого расстояния*

*Расстояние означает что любое искажение, вызванное объективом камеры, сведено к минимуму. Изображение довольно «плоское», что означает, что его лучше измерить.

---

Шаг 3: Наложение и выравнивание прозрачной сетки

Учитывая, что моя гоночная машина находится в движении, мне нужно было выровнять сетку по машине на изображении. Вы можете увидеть это выше.

Интересно, что я изо всех сил пытался найти прозрачную сетку хорошего качества для наложения. Я сделал тот, который вы видите, который вы можете получить бесплатно в раздаточном материале.

Наложение я делаю в PowerPoint, но вы можете использовать любое подобное программное обеспечение.

---

Шаг 4. Обрисуйте контур гоночного автомобиля

Одна из причин, по которой я решил использовать PowerPoint, заключается в том, что в текущих версиях есть функция «Рисование».

Надеюсь, вы заметили, что мне удалось обвести гоночную машину красным цветом на изображении выше.

Возможно, вы захотите сделать это более точно, то есть ближе к машине, но я сделал это немного грубее, чтобы вы могли видеть это более четко для этой статьи.

---

Шаг 5: Расчет общей площади

На изображении выше вы можете видеть, что я удалил изображение гоночного автомобиля. Это помогает свести к минимуму отвлекающие факторы и, надеюсь, делает концепцию того, что я пытаюсь объяснить, более ясной. Вы можете быть в порядке, оставив свою гоночную машину на заднем плане, но мне это легче увидеть.

Цель упражнения состоит в том, чтобы рассчитать площадь того, что сейчас является силуэтом гоночных автомобилей . 2

---

Шаг 6: Расчет общего количества квадратов

Здесь помогает дизайн прозрачного наложения сетки. В моем случае вы можете легко увидеть группы из 5 квадратов — как красивую миллиметровку.

В каждой мини-группе вы видите:

5 x 5 = 25 квадратов.

6 снизу и 4 сбоку.

Итого получается:

6 х 4 х 25 = 600 квадратов .

---

Шаг 7: Расчет площади, покрывающей гоночный автомобиль

Вы можете попробовать подсчитать все квадраты, покрытые гоночной машиной. В качестве альтернативы можно меньше считать 😎, если вместо этого вы посчитаете квадраты, НЕ покрытые силуэтом. Затем вычтите это число из общего количества квадратов, только что полученного на шаге 6.

На изображении выше вы можете увидеть, как я это сделал, подсчитав желтые квадраты. Было пару симпатичных коробочек по 25 квадратов. Затем ящик с 20. После этого нужно было считать каждый отдельный целый квадрат. Для квадратов, которые не были целыми, я просто приблизил. Опять же, я использовал здесь немного художественной лицензии, но вы можете быть более точным, если хотите. 92

---

Лично я обнаружил, что наиболее трудоемкой частью этого процесса был поиск достойного изображения гоночного автомобиля. Это потому, что большинство изображений расположены под углом, чтобы они выглядели лучше!

Если у вас есть это, надеюсь, вы сможете легко следовать этим шагам, чтобы быстро вычислить лобовую площадь гоночного автомобиля.

Надеюсь, это поможет вам, и не забудьте взять бесплатный раздаточный материал, если вы хотите, чтобы прозрачная сетка помогала вам двигаться вперед.

---

Дальнейшее чтение:

Примените этот расчет при оптимизации передаточного числа –> https://www.yourdatadriven.com/how-to-use-the-gearing-optimisation-spreadsheet/

Оптимизируйте температуру шин (включая БЕСПЛАТНУЮ таблицу) –> https ://www.yourdatadriven.com/guide-to-interpreting-tyre-temperatures-in-motorsports/

Начинаете с регистрации данных? Узнайте об этом ключевом канале данных –> https://www. yourdatadriven.com/introduction-to-motorsport-data-analysis-delta-t/

---

Справочник EV — аэродинамика

Передняя часть автомобиля

Передняя часть автомобиля используется для определения полного аэродинамического сопротивления автомобиля. Фронтальная площадь — это истинная площадь силуэта или проекции автомобиля. Это можно приблизительно определить, измерив ширину и высоту транспортного средства и умножив их на общую площадь. Ниже приведен список нескольких транспортных средств и их лобовых областей для сравнения:0009

            GM 1-Ton full size van                                   3.35 m ²

            Ford Minivan                                                  3.25 m ²

            Chrysler Minivan                                            2.97 m ²

            Typical U.S. Sedan                                         2.30 m ²

            5 passenger Volvo ECC                                  2. 01 m ²

          1991 Honda Civic DX                                    1.80 m ²

            GM Experimental Ultralite                              1.71 m ²

            Renault VESTA II                                           1.64 m ²

2

Vehicle Drag Coefficient

The drag coefficient is a dimensionless число, связанное с лобовым сопротивлением транспортного средства в зависимости от его формы и деталей. Например, форма и расположение наружного зеркала заднего вида, а также угол наклона заднего стекла и платформы — все это влияет на коэффициент аэродинамического сопротивления. Одной из самых больших и наиболее забытых областей, влияющих на коэффициент, является днище автомобиля. Более новые автомобили имеют тенденцию к более низким коэффициентам аэродинамического сопротивления, как показано в списке ниже:

Коэффициенты сопротивления CD для ряда транспортных средств

Среднее значение 1975 г. США по недвижимости 0,60

Среднее значение 1979 года США 0,48

ГМ 1-тонное полноразмерное фургон 0,47

Средний 1987 год США 0,37

Среднее 1992 год США 0,33

1987 г.

Chrysler T-115 1990 Минивэн                       0,32

1986 Subaru XT Coupe 0,31

Best 1993 США седан США 0,29

General Motors Electric Impact 0,19

Gm Sunraycer Solar Car 0.13

Аэродинамический сопротивление

Аэродинамический перета скорость.

                          FA = ½pACdv ²

Где: FA = Перетаскивание воздуха в Ньютонах, (сила)

P = плотность воздуха = 1,23 кг/м ³

A = лобная площадь в квадратных метрах

CD = коэффициент перетаскивания

V = скорость в метрах/сек

Например, сила сопротивления удара GM будет определяться для скорости около 60 миль/ч или 100 км/ч;

A = 1,58 м ²                 Cd = 0,19v = 28 м/с                  p = 1,23 кг/м ³

            FA = ½(1,23 кг/м ³ )(1,58(2 м 9 м ^{2)½ 9018.}

Лекция 7. Уравнение движения автомобиля

План лекции

7.1 Силы сопротивления движению и мощности, затрачиваемые на их преодоление

7. 2. Уравнение движения автомобиля

7. 1 Силы сопротивления движению и мощности, затрачиваемые на их преодоление

Силами сопротивления называются силы, препятствующие Движению автомобиля. Эти силы направлены против его движе­ния.

При движении на подъеме, характеризуемом высотой Н_п, длиной проекции В_п на гори­зонтальную плоскость и углом подъема дороги а, на автомобиль действуют следующие силы со­противления (рис. 7.1): сила со­противления качению Р_к, равная сумме сил сопротивления каче­нию передних (Р_К1) и задних (Р_К2) колес, сила сопротивления подъе­му Р_п, сила сопротивления воз­духа Р_в и сила сопротивления раз­гону Р_и. Силы сопротивления ка­чению и подъему связаны с особенностями дороги. Сумма этих сил называется силой сопротивления дороги Р_д.

Рис. 7.1. Силы сопротивления движению автомобиля

Сила сопротивления качению

Возникновение силы сопротивления качению при движении обусловлено потерями энергии на внутреннее трение в шинах, поверхностное трение шин о дорогу и образование колеи (на де­формируемых дорогах).

Рекомендуемые материалы

О потерях энергии на внутреннее трение в шине можно судить по рис. 7.2, на котором приведена зависимость между вертикаль­ной нагрузкой на колесо и деформацией шины — ее прогибом f_ш.

При движении колеса по неровной поверхности шина, испы­тывая действие переменной нагрузки, деформируется. Линия Оа, которая соответствует возрастанию нагрузки, деформирующей шину, не совпадает с линией аО, отвечающей снятию нагрузки. Площадь области, заключенной между указанными кривыми, ха­рактеризует потери энергии на внутреннее трение между отдель­ными частями шины (протектор, каркас, слои корда и др.).

Потери энергии на трение в шине называются гистерезисом, а линия ОаО — петлей гистерезиса.

Потери на трение в шине необратимы, так как при деформа­ции она нагревается и из нее выделяется теплота, которая рассе­ивается в окружающую среду. Энергия, затрачиваемая на дефор­мацию шины, не возвращается полностью при последующем вос­становлении ее формы.

Сила сопротивления качению Р_к достигает наибольшего зна­чения при движении по горизонтальной дороге. В этом случае

Рк =fG, где G — вес автомобиля, Н; f — коэффициент сопротивления качению.

Рис. 7.2. Потери энергии на внутреннее трение в шине:

а — точка, соответствующая мак­симальным значениям нагрузки и прогиба шины

Рис. 7.3. Зависимости силы сопротив­ления качению Р_к и мощности N_K, не­обходимой для преодоления этого со­противления, от скорости автомобиля

При движении на подъеме и спуске сила сопротивления каче­нию уменьшается по сравнению с Р_к на горизонтальной дороге, и тем значительнее, чем они круче. Для этого случая движения сила сопротивления качению

где а — угол подъема, °.

Зная силу сопротивления качению, можно определить мощ­ность, кВт, затрачиваемую на преодоление этого сопротивления:

где v — скорость автомобиля, м/с. Для горизонтальной дороги cos 0° = 1 и

Зависимости силы сопротивления качению Р_к и мощности N_K от скорости автомобиля v показаны на рис. 7.3.

Коэффициент сопротивления качению

Коэффициент сопротивления качению существенно влияет на потери энергии при движении автомобиля. Он зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов и определяется экспериментально. Его средние значения для различных дорог при Нормальном давлении воздуха в шине составляют 0,01 …0,1.

Рис 7.4. Зависимости коэффициента сопротивления качению от

скорости движения (а), давления воздуха в шине (б) и момента,

передаваемого через колесо (в)

Рассмотрим влияние различных факторов на коэффициент со­противления качению.

Скорость движения. При изменении скорости движения в ин­тервале 0…50 км/ч коэффициент сопротивления качению изме­няется незначительно и его можно считать постоянным в указан­ном диапазоне скоростей.

При повышении скорости движения за пределами указанного интервала коэффициент сопротивления качению существенно уве­личивается (рис. 7.4, а) вследствие возрастания потерь энергии в шине на трение.

Коэффициент сопротивления качению в зависимости от ско­рости движения можно приближенно рассчитать по формуле

где v — скорость автомобиля, км/ч.

Тип и состояние покрытия дороги. На дорогах с твердым по­крытием сопротивление качению обусловлено главным образом деформациями шины.

При увеличении числа дорожных неровностей коэффициент сопротивления качению возрастает.

На деформируемых дорогах коэффициент сопротивления ка­чению определяется деформациями шины и дороги. В этом случае он зависит не только от типа шины, но и от глубины образую­щейся колеи и состояния грунта.

Значения коэффициента сопротивления качению при рекомен­дуемых уровнях давления воздуха и нагрузки на шину и средней скорости движения на различных дорогах приведены ниже:

Асфальто- и цементобетонное шоссе:

в хорошем состоянии……………………………   0,007…0,015

в удовлетворительном состоянии…………..   0,015…0,02

Гравийная дорога в хорошем состоянии…..    0,02…0,025

Булыжная дорога в хорошем состоянии……   0,025…0,03

Грунтовая дорога сухая, укатанная…………..    0,025…0,03

Песок………………………………………………………        0,1…0,3

Обледенелая дорога, лед………………………….    0,015…0,03

Укатанная снежная дорога……………………….     0,03…0,05

Тип шины. Коэффициент сопротивления качению во многом зависит от рисунка протектора, его износа, конструкции каркаса и качества материала шины. Изношенность протектора, уменьше­ние числа слоев корда и улучшение качества материала приводят к падению коэффициента сопротивления качению вследствие снижения потерь энергии в шине.

Давление воздуха в шине. На дорогах с твердым покрытием при уменьшении давления воздуха в шине коэффициент сопро­тивления качению повышается (рис. 7.4, б). На деформируемых дорогах при снижении давления воздуха в шине уменьшается глу­бина колеи, но возрастают потери на внутреннее трение в шине. Поэтому для каждого типа дороги рекомендуется определенное давление воздуха в шине, при котором коэффициент сопротивле­ния качению имеет минимальное значение.

Нагрузка на колесо. При увеличении вертикальной нагрузки на колесо коэффициент сопротивления качению существенно возрастает на деформируемых дорогах и незначительно — на до­рогах с твердым покрытием.

Момент, передаваемый через колесо. При передаче момента через колесо коэффициент сопротивления качению возрастает (рис. 7.4, в) вследствие потерь на проскальзывание шины в месте ее контакта с дорогой. Для ведущих колес значение коэффициента сопротивления качению на 10… 15 % больше, чем для ведомых.

Коэффициент сопротивления качению оказывает существен­ное влияние на расход топлива и, следовательно, на топливную экономичность автомобиля. Исследования показали, что даже не­большое уменьшение этого коэффициента обеспечивает ощути­мую экономию топлива. Поэтому неслучайно стремление конст­рукторов и исследователей создать такие шины, при использова­нии которых коэффициент сопротивления качению будет незна­чительным, но это весьма сложная проблема.

Сила сопротивления подъему

Вес автомобиля, который движется на подъеме, можно разло­жить на две составляющие (см. рис. 7.1): параллельную и перпен­дикулярную поверхности дороги. Составляющая силы тяжести, параллельная поверхности дороги, представляет собой силу со­противления подъему, Н:

Р_п = Gsinα,

где G — вес автомобиля, Н; a — угол подъема, °.

Рис. 7.5. Зависимости силы сопро­тивления подъему Р_п и мощности N_п, необходимой для его преодоле­ния, от скорости автомобиля

В качестве характеристики кру­тизны подъема наряду с углом α используют величину i, называе­мую уклоном и равную i = H/B_n, где Н_п — высота подъема; B_n — длина его проекции на горизон­тальную плоскость. Сила сопротивления подъему может быть направлена как в сто­рону движения, так и против него. В процессе подъема она дей­ствует в направлении, противоположном движению, и является силой сопротивления движению. При спуске эта сила, направлен­ная в сторону движения, становится движущей.

Зная силу сопротивления подъему, можно определить мощ­ность, кВт, необходимую для преодоления этого сопротивления:

где v — скорость автомобиля, м/с.

Зависимости силы сопротивления подъему Р_п „ и мощности N_n, необходимой для преодоления этого сопротивления, от скорости автомобиля v приведены на рис. 7.5.

Сила сопротивления дороги

Сила сопротивления дороги представляет собой сумму сил со­противления качению и сопротивления подъему:

или

Выражение в скобках, характеризующее дорогу в общем слу­чае, называется коэффициентом сопротивления дороги:

При малых углах подъема (не превышающих 5°), характерных для большинства автомобильных дорог с твердым покрытием, ко­эффициент сопротивления дороги

Сила сопротивления дороги в этом случае

Р_д =ψG

Зная силу сопротивления доро­ги, можно определить мощность, кВт, необходимую для его преодо­ления:

где скорость автомобиля v выражена в м/с, вес G — в Н, мощ­ность N_Д — в кВт.

Зависимости силы сопротивления дороги Р_в и мощности N_Д, затрачиваемой на его преодоление, от скорости автомобиля v представлены на рис. 7.6.

Сила сопротивления воздуха

При движении действие силы сопротивления воздуха обуслов­лено перемещением частиц воздуха и их трением о поверхность автомобиля. Если он движется при отсутствии ветра, то сила со­противления воздуха, Н:

тогда как при наличии ветра

где k_в — коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент об­текаемости), Н-с²/м⁴; F_a — лобовая площадь автомобиля, м²; v — скорость автомобиля, м/с; v_B — скорость ветра, м/с (знак «+» со­ответствует встречному ветру, знак «-» — попутному).

Коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы и качества поверхности автомобиля, определяется эксперимен­тально при продувке в аэродинамической трубе.

Рис. 7.7. Площади лобового сопротивления легкового (а) и грузового

(б) автомобилей

Коэффициент сопротивления воздуха, Н-с²/м⁴, составляет 0,2…0,35 для легковых автомобилей, 0,35…0,4 — для автобусов и 0,6…0,7 — для грузовых автомобилей. При наличии прицепов со­противление воздуха увеличивается, так как возрастает наружная поверхность трения и возникают завихрения воздуха между тягачом и прицепами. При этом каждый прицеп вызывает увеличение коэффициента k_в в среднем на 15…25 %.

Лобовая площадь автомобиля зависит от его типа (рис. 7.7). Ее приближенное значение, м², можно вычислить по следующим фор­мулам:

F_A = ВН_а — для грузовых автомобилей и автобусов;

F_a = 0,78В_аН_а — для легковых автомобилей,

где В — колея колес автомобиля, м; Н_а — наибольшая высота автомобиля, м; B_а — наибольшая ширина автомобиля, м.

Мощность, кВт, затрачиваемая на преодоление сопротивле­ния воздуха:

 — при отсутствии ветра;

 — при наличии ветра.

Зависимости силы сопротивления воздуха Р_в и мощности N_B, необхо­димой для преодоления этого сопро­тивления, от скорости автомобиля v приведены на рис. 7.8.

Рис. 7.8. Зависимости силы сопротивле­ния воздуха Р_в и мощности N_b, необхо­димой для преодоления этого сопротив­ления, от скорости автомобиля

Сила сопротивления разгону

Сила сопротивления разгону воз­никает вследствие затрат энергии на раскручивание вращающихся частей двигателя и трансмиссии, а также колес при движении автомобиля с ускорением.

Сила сопротивления разгону, Н:

=

где G — вес автомобиля, Н; g — ус­корение силы тяжести, м/с²; _вр — коэффициент учета вращающихся масс автомобиля; j — ускорение ав­томобиля, м/с².

Мощность, кВт, затрачиваемая на разгон:

Зависимости силы сопротивления разгону Р_и и мощности N_K, необходимой для преодоления этого сопротивления, от скорости автомобиля v представлены на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Зависимости силы сопротивления разгону Р_я и мощности /У_и, необходимой для преодоления этого сопро­тивления, от скорости авто­мобиля

Коэффициент учета вращающихся масс

Этот коэффициент учитывает дополнительное сопротивление разгону автомобиля, вызванное раскручиванием вращающихся ча­стей двигателя, трансмиссии и колес.

Коэффициент учета вращающихся масс показывает, во сколь­ко раз мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля, больше мощности, необходимой для установившегося движения:

где J_M — момент инерции маховика; u_Т, _Чтр — передаточное число и КПД трансмиссии; J_сум — суммарный момент инерции всех ко­лес автомобиля.

Коэффициент учета вращающихся масс для автомобиля с пол­ной нагрузкой можно приближенно рассчитать по формуле

где и_к, и_д — передаточные числа основной и дополнительной ко­робок передач.

7.2. Уравнение движения автомобиля

Для вывода уравнения движения рассмотрим разгон автомоби­ля на подъеме (рис. 7.10).

Спроецируем все силы, действующие на автомобиль, на по­верхность дороги:

(7.1)

Подставим в формулу (7.1) касательные реакции дороги R_X1 и R_X2, объединим члены с коэффициентом сопротивления каче­нию f и члены с ускорением j и, принимая во внимание соотно­шения f(R_Zl + R_Z2)- P_k и /*, + Л₂ = Jк , а также коэффициент уче­та вращающихся масс, получим уравнение движения автомобиля в общем виде:

или

(7.2)

Уравнение движения автомобиля выражает связь между дви­жущими силами и силами сопротивления движению. Оно позво­ляет определить режим движения автомобиля в любой момент.

Так, например, при установившемся (равномерном) движе­нии

Из уравнения (7.2) следует, что безостановочное движение автомобиля возможно только при условии

Ещё посмотрите лекцию «18 Дизайн молекул лекарств» по этой теме.

Рис. 7.10. Схема сил, действую­щих на автомобиль на подъеме

данное неравенство связыва­ет конструктивные параметры ав­томобиля с эксплуатационными факторами, обусловливающими сопротивление движению. Одна­ко оно не гарантирует отсутствия буксования ведущих колес. Безо­становочное движение автомоби­ля без буксования ведущих колес возможно лишь при соблюдении условия

Р_сц  Р_Т  Р_Д + Р_В.

Условие равномерного движения при отсутствии буксования ведущих колес записывается в виде

Р_сц  Р_Т = Р_Д + Р_В