2020-04-07
252
| Тип дорожного покрытия | f |
| Асфальт или цементобетон | 0,008 – 0,015 |
| Гравий | 0,02 – 0,025 |
| Булыжное покрытие | 0,025 – 0,03 |
| Сухой грунт | 0,025 – 0,03 |
| Грунтовая дорога после дождя | 0,05 – 0,15 |
| Сухой песок | 0,1 – 0,3 |
| Влажный песок | 0,06 – 0,15 |
| Обледенелая дорога, лед | 0,015 – 0,03 |
| Укатанная снежная дорога | 0,03 – 0,05 |
| Рыхлый снег | 0,1 – 0,3 |
Как правило, коэффициент f с ростом скорости движения также увеличивается, при этом особенно заметно это увеличение происходит после достижения скорости 60-80 км/ч. Для учета этого явления в расчетах тяговой динамики автомобиля применяют различные эмпирические зависимости типа
f = f о (1 + А Va2), (39)
где f о – коэффициент сопротивления качению при малых скоростях движения; А = 0,0002 ¸ 0,0006 - коэффициент, учитывающий влияние cкорости движения на изменение величины f и в основном зависящий от конструкции шины; Va – cкорость движения автомобиля, м/c.
Сила сопротивления движению на подъем. Это составляющая F a cилы
 |
тяжести автомобиля Ga, направленная параллельно опорной поверхности против движения автомобиля и приложенная в центре его масс на высоте hg (cм. рис. 13). Из рис. 13 видно, что
F a = Ga sin a. (40)
Рис.13. Схема сил, действующих на автомобиль при движении
на подъем (a - угол продольного наклона дороги)
Кроме того, можно записать выражение для определения опорных реакций Rz1 и Rz2
Rz1 + Rz2 = G н = Ga сos a, (41)
где G н – составляющая силы тяжести автомобиля Ga, перпендикулярная поверхности дороги.
Для рассматриваемой ситуации сила сопротивления качению Ff равна
Ff = f ср G н = f ср Ga сosa. (42)
Если величина подъема определена в процентах, это значит (см. рис. 13)
100 tga = (H / L) 100%. (43)
Для a£5 -70 sina@tga @ a, поэтому для благоустроенных дорог
Fa = Ga sina@ Ga tga@ Ga a. (44)
Сила сопротивления дороги. При движении автомобиля по практически любой дороге наблюдается одновременное действие силы сопротивления качению автомобиля и силы сопротивления движению на подъем. Поэтому сила сопротивления дороги F y представляет собой сумму векторов этих сил, причем при движении на подъем эта сумма имеет вид
F y = Ff + F a,
а при движении с горы, соответственно
F y = Ff - F a.
Пользуясь формулами (38), (40) и (42), найдем обобщенное выражение для F y
F y = f ср Ga cosa ± Ga sina = (f cosa ± sina) Ga = y Ga, (45)
где y = (f cosa ± sina) – коэффициент сопротивления дороги.
Частные случаи:
1. Ровная горизонтальная дорога, a = 0; y = f.
2. Движение на подъем y = f cosa + sina, т.е. y > f.
3. Движение на спуске y = f cosa- sina, т.е. y < f.
Для спуска можно еще сделать несколько заметок
а) если f cosa > sina, то y > 0;
б) если f cosa = sina, то y = 0;
в) если f cosa < sina, то y < 0.
 |
Сила сопротивления воздуха. Эта сила существенно влияет на тягово-скоростные качества автомобиля при движении на высоких скоростях (более 70-80 км/ч). Основной составляющей сопротивления воздуха является лобовое сопротивление, которое достигает 60-65% общих аэродинамических затрат. Оно вызывается различием давления воздуха спереди и сзади движущегося автомобиля, поскольку спереди создается зона повышенного давления, а сзади – зона разрежения (см. рис. 14). Кроме того, на силу сопротивления воздуха влияет добавочное сопротивление выступающих за основные контуры автомобиля деталей (зеркал заднего вида, щеток стеклоочистителей и др.), сопротивление трения воздуха о наружные поверхности кузова (чисто вымытый кузов способствует уменьшению этой составляющей), сопротивление внутренних воздушных потоков (через подкапотное пространство или салон) и др.
Рис. 14. Распределение давления воздуха по поверхности
движущегося легкового автомобиля:
+ избыточное давление; - разрежение
В общем случае действие на автомобиль элементарных аэродина-мических сил в каждой точке поверх-ности автомобиля может быть заме-нено равнодействующей силой Fw, которую можно разложить на состав-ляющие Fwx, Fwy и Fwz поосям системы координат с центром О, совпадающим с центром парусности автомобиля, и осями ОХ, ОУ и ОZ, направленными соответственно по продольной, попе-речной и вертикальной осямавто-мобиля (рис. 15).
|
Fw = cw q A = 0,5 cw rв АеVw 2, (46)
где сw – безразмерный коэффициент
полной аэродинамической силы;
q = 0,5rв Vw 2 – скоростной напор, кг/м · с2, равный кинетической энергии 1 м3 воздуха, движущегося со скоростью Vw относительно автомобиля (rв – плотность воздуха, кг/м3); Ае – эффективная площадь действия скоростного напора воздуха на автомобиль, м2.
Полная аэродинамическая сила Fw в общем случае действует на автомобиль на расстоянии В от его центра масс (см. рис. 15), тем самым создавая так называемый полный аэродинамический момент, который с учетом (46) можно записать как
Тw = 0,5 сw rв Ае В Vw 2. (47)
Этот момент представляет собой векторную сумму составляющих его моментов Тwx (аэродинамического момента крена), Тwy (аэродинамического опрокидывающего момента) и Тwz (аэродинамического поворачивающего момента), действующих на автомобиль относительно его продольной, поперечной и вертикальной осей, сходящихся в центре масс автомобиля.
С точки зрения анализа сопротивления воздуха поступательному движению автомобиля, наибольший интерес представляет действующая в его продольной плоскости составляющая Fwx. Ее величина определяется по аналогии с полной аэродинамической силой по выражению
Fwx = 0,5 сх rв Ах Vwx 2, (48)
где сх – коэффициент обтекаемости автомобиля (иногда называют коэффи-циентом лобового сопротивления, но это определение не совсем точное); rв – плотность воздуха, кг/м3 (обычно для равнинных условий принимается rв = 1,225 кг/м3); Ах – площадь наибольшего поперечного сечения автомобиля (так называемая «площадь миделя»), м2; Vwx = Vа ± V в– скорость продольного воздушного потока относительно автомобиля, где Vа – скорость движения автомобиля, м/с; V в – скорость встречного (знак +) или попутного (знак -) ветра, м/с.
Коэффициенты обтекаемости сх определяются путем продувки полно- размерных автомобилей или их масштабных моделей в специальных аэродинамических трубах. Эти замеры относятся к дорогостоящим, поэтому не все модели автомобилей проходят такую продувку. В табл. 3 собраны данные из технической литературы и периодической печати о величинах коэффициентов обтекаемости легковых автомобилей основных мировых производителей.
Таблица 3
