Сопротивления при качении и подъеме.
Сила сопротивления качению автомобиля вызывается деформацией опорной поверхности дороги и шин. Ее определяют как произведение нормальной суммарной реакции опорной поверхности, действующей на колеса автомобиля с весом G(G·cos α), на коэффициент сопротивления качения f:
Рf = G·cos α·f .
При движении по усовершенствованным дорогам, продольные уклоны которых не превышают 15 0 , cos α ≈1. В этом случае силу сопротивления качению можно принять, равной:
С помощью коэффициента сопротивления качению f оценивают сопротивления, характеризуемые дорожным покрытием, его типом и состоянием.
Определение сопротивления качению автомобиля проводят из условия его движения по дороге при использовании стандартных шин в нормальном техническом состоянии (рекомендуемое давление воздуха в шине и требуемая высота протектора). Допускаемая нагрузка автомобиля при этом не должна превышать допустимую величину по ГОСТ.
С изменением скорости движения автомобиля величина f не остается постоянной, а меняется, например, согласно следующей зависимости:
.
За f0 принимается величина, соответствующая скорости движения автомобиля v, не превышающей 20 км/ч. Для оговоренных выше условий движения значение f0 находится в интервале: f0 = 0,012…0,016 (для асфальтированных дорог) и f0 = 0,025…0,035 (для грунтовых укатанных дорог).
Сила сопротивления подъему Рh, действующая на машину при движении по наклонному участку, равна составляющей силы тяжести (веса), параллельной плоскости подъема:
Рh = G·sin α = m·g·sin α,
G, m — вес и масса машины соответственно, g — ускорение свободного падения (9,81 м/с 2 ) , α — угол подъема.
При движении автомобиля под уклон сила Рh совпадает с направлением тяговой силы Рк. Таким образом, в зависимости от условий движения автомобиля сила Рh может быть и силой сопротивления и силой, движущей автомобиль.
Сумму сил сопротивления качению и подъему называют суммарной силой дорожного сопротивления Рψ:
ψ – коэффициент дорожного сопротивления: ψ = f + sin α.
В общем виде выражения для силы дорожного сопротивления имеет вид:
Рψ = m·g·f ·cos α + m·g ·sin α = m·g(f ·cos α + sin α).
Допустимо использовать упрощенное выражение в пределах углов подъема до 15 0 , принимая cos α
Рψ = m·g·f + m·g ·sin α = m·g(f + sin α) = G(f + sin α).
Сила сопротивления воздуха Рw обусловлена трением в прилегающих к поверхности автомобиля слоях воздуха, сжатием воздуха движущейся машиной, разрежением за машиной и вихреобразованием в окружающих автомобиль слоях воздуха. Основную часть всей силы сопротивления воздуха составляет лобовое сопротивление, которое зависит от лобовой площади (наибольшей площади поперечного сечения машины).
Для определения силы сопротивления воздуха используют зависимость:
где сх – коэффициент, характеризующий форму тела и аэродинамическое качество машины;
ρ — плотность воздуха;
F — лобовая площадь машины (площадь проекции на плоскость, перпендикулярную продольной оси);
v — скорость движения машины;
n — показатель степени (для скоростей движения автомобилей принимается равным 2).
Для условий работы автомобиля плотность воздуха изменяется мало. Заменив произведение (0,5·сх·ρ) , через кw, получим:
где кw – коэффициент сопротивления воздуха; по определению он представляет собой удельную силу в Н, необходимую для движения в воздушной среде тела данной формы с лобовой площадью 1 м 2 со скоростью 1 м/с.
Величину кw , равную половине произведения плотности воздуха (ρ = 1,24…1,26 кг/м 3 ) на коэффициент обтекаемости cx , можно подсчитать как:
Произведение кw ·F называют фактором сопротивления воздушной среды или фактором обтекаемости, характеризующим размеры и форму автомобиля в отношении свойств обтекаемости (его аэродинамические качества).
Значения аэродинамических коэффициентов cx и кw и площади наибольшего поперечного (миделевого) сечения автомобиля F принимают из приведенной ниже таблице 1.
Источник статьи: http://studopedia.ru/14_6690_soprotivleniya-pri-kachenii-i-pod-eme.html
Сила сопротивления подъему
Вес автомобиля, который движется на подъеме, можно разложить на две составляющие (см. рис. 3.12): параллельную и перпендикулярную поверхности дороги. Составляющая силы тяжести, параллельная поверхности дороги, представляет собой силу сопротивления подъему, Н:
где G — вес автомобиля , Н; α-угол подъёма,ْ .
В качестве характеристики крутизны подъема наряду с углом α используют величину i, называемую уклоном и равную 
, где Нп — высота подъема; Вп — 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:
Рис. 3.16. Зависимости силы сопротивления подъему Рп и мощности Nп ,необходимой для его преодоления, от скорости автомобиля
где 
— скорость автомобиля, м/с.
Зависимости силы сопротивления подъему Рп и мощности NП, необходимой для преодоления этого сопротивления, от скорости автомобиля v приведены на рис. 3.16.
Дата добавления: 2016-02-20 ; просмотров: 1210 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник статьи: http://helpiks.org/7-12090.html
Сила сопротивления подъему автомобиля это
Тягово-скоростные свойства автомобиля
5.1 Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении на подъем
Все силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении на подъем разделяются на три группы:
Силы сопротивления движению:
а) Р f – сила сопротивления качению;
б) Р в – сила сопротивления воздуха;
в) Р і – cила сопротивления подъему;
г) Р j – cила сопротивления разгону.
Движущие силы Р к — окружная сила на ведущих колесах.
Нормальные к опорной поверхности силы :
а) нормальные реакции опорной поверхности;
б) составляющая веса, нормальная к опорной поверхности.
дорожные условия под колесами одноименных мостов одинаковы;
— равнодействующие нормальных реакций опорной поверхности приложены в центре контактной площадки, а их смещение учтено моментами сопротивления качению колес переднего и заднего мостов.
На основании изложенного расчетная схема автомобиля колесной формулы 4х2 приведена на рис.5.1.
Точка О – центр масс автомобиля, в которой приложен вес автомобиля G a ;
h g – расстояние от центра масс до опорной поверхности;
h в – расстояние от центра парусности (точка приложе-ния равнодействующей сил сопротивления воздуха) до опорной поверхности;
а,b – расстояния соответствен-но от передней и задней осей до центра масс автомобиля;
Рис. 5.1 Расчетная схема автомобиля
L – база автомобиля;
P f1, P f2 – силы сопротивления качению колес соответственно передней и задней осей автомобиля;
R z1 ; R z2 – нормальные реакции опорной поверхности соответственно передней и задней осей;
M f1 , M f2 – моменты сопротивления качению колес соответственно передней и задней осей автомобиля;
Р к -окружная сила на ведущих колесах.
Силы сопротивления движению автомобиля
Сила сопротивления качению P f . Эта сила вызвана гистерезисными потерями в шине (трением в резинокордной оболочке, резине протектора и в контакте колеса с дорогой) при ее радиальной, тангенциальной и боковой деформациях и скольжением в зоне контакта.
Сопротивление качению зависит от следующих основных факторов :
вида и состояния опорной поверхности, типа шины и ее конструкции, скорости движения, давления воздуха, передаваемого крутящего момента, температуры шины, степени износа протектора и др.
Поскольку невозможно учесть условия работы каждого колеса в отдельности, то используется усредненное значение коэффициентов сопротивления качению, а суммарное сопротивление качению автомобиля определяется по формуле
где G а — вес автомобиля в Н; — угол уклона в град.; f- коэффициент сопротивления качению.
Коэффициент сопротивления качению f зависит от вида и состояния опорной поверхности. В качестве примера, в таблице 5.1 приведены его значения на некоторых дорогах.
Таблица 5.1 Коэффициенты сопротивления качению
Коэффициент f 0
Грунтовая после дождя
Из анализа таблицы видно, что коэффициент сопротивления качению минимален на асфальтной дороге. Коэффициент f зависит от конструктивных параметров шин: числа слоев корда, расположения нитей корда, толщины протектора.
Повышение температуры и давления, увеличение износа протектора уменьшает f .
На дорогах с твердым покрытием коэффициент f зависит от размеров и характера неровностей.
На деформируемых дорогах, в отличие от дорог с твердым покрытием, затрачивается дополнительная работа на деформацию грунта, выдавливание грязи и влаги с контакта колеса с дорогой, а поэтому его значение выше.
Что же касается влияния скорости движения на величину коэффициента сопротивления качению, то оно учитывается приведенной ранее эмпирической зависимостью (3.1).
Сила сопротивления воздуха Р в
Аэродинамическое сопротивление автомобиля разделяют на пять составляющих:
сопротивление формы или лобовое порядка – 60 …75 % ;
сопротивление выступов и впадин порядка – 5..17 %;
сопротивление внутренних потоков порядка — 5 7 %;
-индуктивное сопротивление, которое обусловлено подъемом кузова автомобиля при больших скоростях;
Основной составляющей аэродинамического сопротивления является лобовое сопротивление. Оно вызвано зоной повышенного давления воздуха спереди автомобиля при его движении и зоной разрежения сзади. За счет разницы давлений и создается сила лобового сопротивления. При этом она будет тем больше, чем больше вихреобразование как спереди, так и сзади автомобиля. Что же касается величины вихреобразования, то она зависит прежде всего от формы движущихся тел.
В
лияние формы на величину коэффициента лобового сопротивления проиллюстрировано на рис.5.2.
Рис.5.2 Значения коэффициентов лобового сопротивления при различной форме
Из анализа приведенного видно, что наиболее существенное влияние на сопротивление движению оказывает передняя часть. Так, если создать закругления в передней и задней части фигуры, имеющей плоские стенки, то сопротивление можно уменьшить на 72 %.
Сила лобового сопротивления Р вл определяется по формуле
где с х – коэффициент лобового сопротивления (обтекаемости);
F в –площадь лобового сопротивления (миделевого сечения) определяется по формуле
где =0,7 0,9 – коэффициент заполнения площади;
, — габаритные высота и ширина автомобиля.
В теории автомобиля пользуются не отдельными составляющими сопротивления воздуха, а суммарной силой сопротивления воздуха, учитывающей все пять составляющих аэродинамического сопротивления.
Эта сила определяется по формуле
Р в =к в F в V 2 , (5.4)
где к в — коэффициент сопротивления воздуха. Принимается в расчетах согласно данным, приведенным ниже в табл. 5. 2
Таблица 5.2 Коэффициенты сопротивления воздуха
Источник статьи: http://www.sinref.ru/000_uchebniki/04600_raznie_2/662_teoria_expluat_svoistv-avto_2003/012.htm
Силы сопротивления движению автомобиля
Автомобиль по ровному шоссе надо толкать с меньшей силой, чем в гору. Против ветра автомобилю двигаться труднее, чем по ветру.
Сопротивление качению колес автомобиля. Трение качения объясняется тем, что при перекатывании одного тела по другому оба тела деформируются и на это затрачивается работа. Чем сильнее деформация, тем больше сила трения качения. Благодаря упругости шины значительно уменьшается тряска во время движения, но одновременно увеличивается сопротивление качению. У автомобильного пневматического колеса оно значительно больше, чем у металлических колес железнодорожных вагонов.
Силу сопротивления качению колес определяют динамометром, буксируя автомобиль по дороге.
Установлена следующая зависимость между силой Fк сопротивления качению колес и силой тяжести автомобиля:
где: G — сила тяжести автомобиля; f — коэффициент трения качения колеса автомобиля; по дороге с асфальтобетонным покрытием он равен 0,015; по каменному покрытию — 0,020; по проселочной дороге — 0,03 и по песку — 0,15.
Сопротивление воздуха движению автомобиля тем больше, чем выше скорость движения и значительнее лобовая площадь автомобиля. Сила Fω сопротивления воздуха также зависит от формы кузова автомобиля — его обтекаемости.
Установлено, что:
где: S — лобовая площадь автомобиля, м 2 ; υ — скорость движения автомобиля, м/сек; k — коэффициент обтекаемости автомобиля, н * сек 2 /м* (кгс Х сек 2 /м 4 ).
Поскольку при движении на автомобиль всегда действуют сила Fк сопротивления качению колес и сила Fω сопротивления воздуха, то для поддержания равномерного движения на горизонтальной дороге необходимо, чтобы тяговая сила Рс была равна сумме этих двух сил:
Сопротивление движению на подъем. При движении на подъем необходимо затрачивать некоторую дополнительную силу Fh.
Схема движения автомобиля на подъеме
Если обозначить силу тяжести автомобиля через G, а угол между осью дороги и горизонтальной плоскостью через а, то вследствие разложения сил:
Подъемы и спуски на автомобильных дорогах принято характеризовать не углом α, а так называемым уклоном, равным отношению высоты h подъема к его основанию b.
Очевидно, уклон численно равен тангенсу угла α:
Обычно уклоны на автомобильных дорогах не превышают 0,06 — 0,08. В случае равномерного движения автомобиля на подъем сила тяги должна быть равна сумме сил сопротивления качению, сопротивления воздуха и сопротивления движению на подъем:
На спусках сила Fh направлена в сторону движения автомобиля.
В этом случае:
Если к ведущим колесам подвести момент, обеспечивающий превышение силы тяги над суммой сил сопротивления движению, то автомобиль будет двигаться ускоренно.
Сила Fj, вызывающая ускорение автомобиля, будет равна:
Работа этой силы на пути S разгона, выражающаяся произведением FjS, идет на увеличение кинетической энергии движущегося автомобиля (повышение его скорости).
Когда тяговая сила окажется меньшей, чем сумма сил сопротивления движению, автомобиль будет двигаться замедленно.
Величина силы Fj, вызывающей замедление и направленной в этом случае противоположно движению автомобиля, равна:
Контрольные вопросы
Как возникает тяговая сила на ведущих колесах автомобиля?
Как увеличить коэффициент сцепления колес с дорогой?
Как увеличить тяговую силу автомобиля?
Назовите силы сопротивления движению автомобиля.
От чего зависит сопротивление качению колес автомобиля?
От чего зависит сопротивление воздуха движению автомобиля?
Нарисуйте схему, объясняющую возникновение сопротивления движению автомобиля на подъем.
«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова
Источник статьи: http://www.carshistory.ru/avtomobil/hodovaya_chast/sily_deystvuuschie_na_dvizhuschiysya_avtomob/1074.html