116. Силы сопротивления движению автомобиля

Сила сопротивления качения автомобиля

Силовые потери при движении ведомых и ведущих колес определяются коэффициентами сопротивления качения f₁ и f₂, которые включают в себя внутреннее трение в шине и дороге, а также трения между ними.

В процессе деформации под действием массы автомобиля к силовым потерям также относят сопротивление подвески деформациям при перекатывании колес через неровности и трения в подшипниках. Т.к. f₁ и f₂ при одинаковых условиях примерно равны f₁=f₂=f – общий коэффициент сопротивления качению.

P_f = P_f1+P_f2 = Σz_1*f +Σz_2*f = f*(Σz₁ + Σz₂) = f *Σz,

где P_f – сила сопротивления качения автомобиля;

P_f1 – передних колес; P_f2 – задних колес;

Σz₁ и Σz₂ – суммарные нормальные реакции опорной поверхности соответственно на передние и задние колеса;

Σz – суммарная реакция опорной поверхности на все колеса автомобиля.

Σz = G_a*cos α,

α – угол подъема дороги.

P_f = ΣM_f / r_k = Σz*a / r_k = G_a*f*cos α,

ΣM_f – суммарный момент сопротивления качения автомобиля.

Общий коэффициент сопротивления качения определяется экспериментально и зависит от материала и конструкции шины, от давления воздуха, твердости и состояния дороги, сопротивления подвески и режима движения.

На идеальной ровной асфальто–бетонной дороге f_o=0,005 – 0,01.

На твердой дороге потеря энергии определяется деформацией шины на величину f. В этом случае влияют динамические нагрузки, возникающие в результате движения колеса по неровностям дороги и коэффициент f в этом случае равен

f = f_o+1,3*10^-7*λ_н*S_n*V_a²,

λ_н – коэффициент, учитывающий влияние ходовой части автомобиля на коэффициент f; λ_н=4 (для легковых автомобилей), λ_н=5,5 (для грузовых автомобилей);

S_n – коэффициент ровности покрытия дороги; S_n=50 – 75 (для асфальтобетонной дороги в хорошем состоянии), S_n>300 (для асфальтобетонной дороги в плохом состоянии);

V_a – скорость движения автомобиля.

Для деформируемых (мягких) дорог коэффициент f определяется как деформация шины, так и дороги.

Сила сопротивления подъему автомобиля

P_α = G_a*sin α , i = H / L = tg α

α≤4 – 5⁰; sin α ≈ tg α,

i – уклон дороги.

P_α = G_a*tg α = G_a*i

Сила сопротивления воздушной среды.

Сила сопротивления воздуха при движении автомобиля тем больше, чем больше плотность воздуха, поперечные размеры и скорость движения автомобиля, а также чем хуже оптикаемость автомобиля.

P_W = c*ρ*F* V_a²

с – коэффициент лобового сопротивления. Зависит от формы автомобиля и состояния его поверхности;

ρ – плотность воздуха, Н*с²/м⁴;

F – лобовая площадь автомобиля, м²; F=0,78*B_a*H_a – для легковых автомобилей, F=B*H_a – для грузовых автомобилей;

B_a и H_a – габаритные размеры автомобиля;

B - колея;

V_a – скорость движения автомобиля, м/с

c* ρ = k – коэффициент оптикаемости

Для V_a в км/ч

P_W = k*F* V_a² / (3,6)² = k*F* V_a² / 13,

k*F – фактор оптикаемости автомобиля, Н*с²/м²

При наличии ветра

P_W = k*F*(V_a±V_b)² / 13,

V_b – скорость ветра, км/ч; «+» - при встречном ветре, «─» - при попутном ветре

V_W =