Ведомое колесо Ведущее колесо Тормозящее колесо

Формулы уравнений уточнить!!! Плохо видно Уравнение движения ведомого колеса: Fx = Ff + Fkj. Ведомое колесо будет катиться, если f <= φ (т.е если коэф-фицинет сопротивленя качению не будет превышать коэффициент сцепления). Уравнение ведущего колоса: Fк = FТ+ Ff +F кj. Коэффициент полезного действия ƞк =Pх/Pк,где Pх – мощность, передаваемая от колеса к раме авто; Pк - мощность, подводимая к колесу. Уравнение тормозящего колеса: Fx = FТ+ Ff +F кj,где FТ -тормозящая сила.

1.2. Свободный, статистический, динамический и кинематический (качения) радиусы колеса. Скольже-ние и буксировка. Изменение скорости движения автомобиля при скольжении и буксовании (действите-льная и теоретическая скорость), а также изменение радиуса качения при скольжении и буксовании. Коэффициент буксования. Размер автомобильн. колеса в свободном, ненагруженном состоянии характеризуется свободным радиусом r c Свободный радиус колеса r c – половина наружного диаметра Dн: r c = 0,5 Dн. Под Dн понимается диаметр наибольшего окружного сечения беговой дорожки колеса при отсутствии контакта с дорогой. Dн колеса зави-сит от давления воздуха в шине, т.е возрастает с его увеличением и наоборот.. При действии на колесо вертикальной нагрузки происходит деформация части шины, соприкасающейся с опор-ной поверхностью. При этом расстояние от оси колеса до опорной поверхности становится меньше свободного радиуса. Это расстояние (у неподвижного колеса!) называется статическим радиусом колеса r ст. При качении нагруженного колеса расстояние между осью колеса и опорной поверхностью меняется. Это расстояние называется динамическим радиусом колеса r Д – т.е расстояние от центра катящегося колеса до опорной поверхности (дороги).. Кинематический радиус колеса (радиус качения) r к – отношение продольной составляющей поступательной скорости колеса Vк к его угловой скорости w_к. (r_к = Vк / w_к).. Радиусы одного и того же колеса изменяются в зависимо­сти от нагрузки на колесо и давления воздуха в шине. Дина­мический радиус, кроме того, несколько увеличивается с увеличением частоты вращения колеса. В боль-шей степени от этих параметров зависит кинематический радиус. С ростом крутящего момента он уменьшается, с ростом тормозного мо­мента – увеличивается. При полном буксовании колеса r_к = 0 при полном скольжении (юзе) r_к = ∞. Скольжение и буксование. При ведущем и тормозном режимах при отсутствии скольжения (r_к = 0) коэффи-циент скольжения равен нулю, а при полном скольжении - единице. При ведущем режиме полное скольжение будет при буксующем колесе и неподвижном автомобиле (r_к = 0), а при тормозном режиме – при движении колеса юзом (r_к = ∞). Буксование – проскальзывание ведущих колес при попытке разгона. Буксование возни-кает в следствии превышения силой тяги силы сцепления колеса с поверхностью дороги. Буксование может начаться после увеличения крутящего момента или уменьшения сцепления с дорогой, связанного с изменением свойств поверхности дороги (слой воды, грязи, льда) и нагрузки колёс (обычно вследствие маневрирования). Буксование приводит к повышенному износу покрышек.

1.3 Деформация шины, виды деформации. Классификация шин: 1 ) по назначению: легковые и грузовые 2 ) по герметизации: камерные и бескамерные; 3) по конструкции: диагональные и радиальные; 4) по габоритам: мало/крупно/среднегаборитные. Крупногаборитные имеют ширину профиля 350 мм и более, предназначены для езды по пескам, болотам, снежной целине, неровной местности; 5) по профилю: ториодные(обычнее), низкопрофильные, широкопрофильные – имеют профиль овальной формы(шины вездеходов), арочные (шины спец.машин), пневмокатки (имеют бочкообразную форму). Радиальные и диагональные шины отличаются направлением укладки корда при их изготавлении. Диагональные шины - нити корда в соседних слоях ее каркаса расположены под углом друг к другу (пересекаются). Радиальные шины – все нити корда параллельны друг другу от одного борта к другому, у радиальных есть брекер – прочное кольцо под беговой дорожкой шины, образованное несколькими слоями корда, выходящими на боковину шины. Брекер улучшает коэффициент сопротивления уводу шины, но ухудшает акустические, вибрационные характеристики шины. Камерная шина – состоит из покрышки, камеры, обода. Бескамерная шина – покрышка, обод, вместо камеры имеет на внутренней поверхности шины герметизирующего воздухонепроницаемого резиновый слой, который удерживает сжатый воздух внутри шины. Бескамерные шины (в отличии от камерных) повышают безопасность движения, меньше нагреваются(отвод теплоты через обод колеса, который не закрыт камерой, и нет трения между покрышкой и камерой как в случае с камерной шиной), легко ремонтируются(повреждения могут быть устранены без снятия шин с колес), меньшая чувствительность к проколам и другим повреждениям(воздух выходит очень медленно из прокола)←более долговечны.

При нагружении колеса преодолеваем силу упругости и силу внутреннего трения в материале шины. При разгружении сила упругости восстанавливает форму шины, а сила внутреннего трения в материале шины вновь сопротивляется. Т.образом, в процессе нагружения-разгружения шины часть энергии затрачивается на внутреннее трение в шине – шина нагревается. Сопротивление качению шины по дороге является следствием затрат энергии на гистерезисные (внутренние) потери в шине и на образование колеи (внешние) потери. Кроме того, часть энергии теряется в результате поверхностного трения шин о дорогу, сопротивления в подшипниках ступиц ведомых колес и сопротивления воздуха вращению колес. Ввиду сложности учета всех факторов сопротивление качению колес автомобиля оценивают по суммарным затратам, считая силу сопротивления качению внешней по отношению к автомобилю. При качении эластичного колеса по твердой дороге внешние потери незначительны. Слои нижней части шины то сжимаются, то растягиваются. Между отдельными частицами шины возникает трение, выделяется тепло, которое рассеивается, и работа, затрачиваемая на деформацию шины, не возвращается полностью при последующем восстановлении формы шины. При качении эластичного колеса деформации в передней части шины возрастают, а в задней — уменьшаются. Когда жесткое колесо катится по мягкой деформируемой дороге (грунт, снег), потери на деформацию шины практически отсутствуют и энергия затрачивается лишь на деформацию дороги. Колесо врезается в грунт, выдавливает его в сторону, спрессовывая отдельные частицы, образуя колею. Когда же деформируемое колесо катится по мягкой дороге, энергия затрачивается на преодоление как внутренних, так и внешних потерь. При качении упругого колеса по мягкой дороге деформация его меньше, чем при качении по твердой дороге, а деформация грунта меньше, чем при качении жесткого по тому же грунту.

Деформация шин зависит от нагрузки на колесо, профиля шины, давления воздуха в ней, величины приложенного к колесу момента, скорости движения, материала корда и других факторов.

Виды деформации шин: растяжение, сжатие и изгиб. На деформацию кордных нитей влияет нагрузка на шину, внутреннее давление, скорость качения.
При увеличении нагрузки на шину возрастает деформация сжатия нитей, и шина может разрушиться вследствие кольцевого излома или разрыва каркаса по боковине. Повышение внутреннего давления приводит к увеличению растяжений нитей, что может вызвать разрыв каркаса в зоне беговой дорожки. Снижение внутреннего давления увеличивает деформацию сжатия, что ведет к разрушению нитей и отслоению их от резины. При возрастании скорости качения деформация нитей практически не меняется до достижения критической скорости. При критической скорости на поверхности шины возникает волна, которая является причиной резкого увеличения амплитуды деформации, изменения их формы.

  Боковины покрышки из-за малой деформируемости протектора и брекера, а также вследствие радиального расположения нитей корда в каркасе подвержены большим деформациям, чем боковины покрышек диагональных шин. Кроме того, они испытывают примерно вдвое большие максимальные напряжения, чем боковины покрышек диагональных шин. Для предотвращения появления трещин боковины изготовляют из эластичной резины.

В нормальных условиях движения авто происходит три вида деформации шин: 1) нормальный прогиб шин. 2)боковая деформация. 3) тангенциальная деформация.

Все виды деформации органически взаимосвязаны. Нормальный прогиб шин находят путем измерения расстояния от оси колеса до плоской горизонтальной поверхности при нагружении колеса нормальной силой: hz = rc – rcТ,где hz – нормальный прогиб; rc - свободный радиус колеса(наружный радиус шины в свободном состоянии); rcТ - статистический радиус колеса(расстояние от центра колеса до опорной поверхности). В схеме измерения боковой и тангенциальной деформации: обод колеса устанавливается с одной степенью свободы по вертикальной оси, к нему прикладывается нормальная нагрузка Pz. Колесо опирается на подвижную платформу, перемещающуюся на подшипниках качения. При приложении силы Py (или Px) платформа перемещается за счет деформации шины и проскальзывания платформы относительно шины. В процессе эксперимента измеряются силы Py (Px) и перемещение платформы ОО2 относительно основания и относительно середины контакта шины с платформой О1О2. Боковая и тангенциальная деформации шины определяются по выражениям: hy = hб - hyск; hx = hТ –hxск,где hб= ОО2;(hТ = ОО2) – соответственно боковое и тангенциальное смещение оси колеса относительно опорной поверхности; hyск = О1О2;(hxск = О1О2) – боковое(тангенциальное) скольжение шины относительно опорной поверхности.

1.4. Сцепление колеса с дорогой. Сопротивление качению колеса. Коэффициент сцепления колес с дорогой. Коэффициент сопротивления качению Автомобиль движется в результате действия на него различных сил: силы движущие автомобиль (сила тяги) и силы оказывающих сопротивление его движению,т.е силы сопротивления (сила трения в трансмиссии, сила сопротивления дороги, сила сопротивления воздуху).Основной движущей силой является сила тяги приложенная к ведущим колесам. Сила тяги возникает в результате работы двигателя и взаимодействия ведущих колес с дорогой. Силой сцепления шин с дорогой называют максимальное значение горизонтальной реакции, пропорциональное вертикальной нагрузки на колеса. Выражается коэффициентом сцепления (φ).В зависимости от направления скольжения колеса различают коэффициенты продольного (x) и поперечного (бокового) (y) сцепления. Факторы влияющие на коэффициент сцепления (φ): 1) При смачивании твердого покрытия коэффициент сцепления(φ) резко падает из-за образования пленки из частиц грунта и воды, уменьшающих трение между шиной и дорогой; 2) Если сила тяги меньше силы сцепления, то ведущее колесо катится без пробуксовывания. Если сила тяги больше силы сцепления, ведущие колеса пробуксовывают и для движения используется лишь часть силы тяги. С увеличением проскальзывания (или буксования) шины по дороге коэффициент сцепления возрастает, достигая максимума при 20—25% проскальзывания. При полном буксовании ведущих колес может быть на 10-25% меньше максимального; 3) С увеличением скорости движения автомобиля коэффициент сцепления обычно уменьшается. При скорости 40 м/с он может быть в несколько раз меньше, чем при скорости 10—15 м/с. На дорогах с твердыми покрытиями коэффициент сцепления зависит главным образом от трения скольжения между шиной и покрытием. На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит прежде всего от сопротивления грунта срезу и от внутреннего трения в грунте. Выступы протектора ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют и уплотняют его, увеличивая до некоторого предела сопротивление срезу. Однако затем начинается разрушение грунта, вследствие чего коэффициент сцепления уменьшается.

Большое влияние на коэффициент сцепления оказывает рисунок протектора. При истирании выступов протектора во время эксплуатации ухудшается сцепление шины с дорогой. Наименьший коэффициент сцепления имеют шины, у которых полностью изношен рисунок протектора. В любых условиях движение колеса с изношенным протектором шин приводит к снижению коэффициента продольного и поперечного сцепления. Так, блокировка колес с изношенным протектором шин в большинстве случаев возникает при нажатии на педаль тормоза с усилием, равным 2/3 нормального усилия, необходимого для блокировки колес с хорошими шинами. Протектор шин с продольными ребрами имеет больший коэффициент сцепления и износостойкость, к тому же пленка жидкости) и выдавливается в стороны (в прорези), что обеспечивает контакт шины с дорогой._Сцепление колес с дорогой зависит и от ряда других факторов, например от качества подвески, давления в шинах. Однако из всех факторов следует выделить три главных: качество и состояние дорожного покрытия, состояние протектора шин и скорость движения автомобиля.

Сопротивление качению колеса – одна из пяти сил(см. рис↓), которую должен преодолеть автомобиль чтобы двигаться. При движение колеса часть энергии шина тратит на деформацию вследствие перемещения пятна контакта. Эта энергия вычитывается из сообщенной телу кинетической энергии, и поэтому колесо тормозит. На сопротивление качению может уходить до 25-30% топлива. Этот процент зависит от скорости автомобиля. На больших скоростях он ничтожно мал. Сопротивление качению зависит от ряда факторов :. 1) конструкция шины (количество слоев, расположение нитей корда, толщина и состояние протектора). Так, например,с уменьшением количества слоев корда, уменьшение толщины протектора шины способствуют сни-жению сопротивления качению. Зависит от размера шины, т.е чем больше внешний диаметр шины, тем ниже сопротивление качению. Зависит от рисунка протектора, т.е увеличение глубины рисунка протектора на 50% приводит к увеличению сопротивления качению на 12%.. 2) давление воздуха в шине. С повышением давления воздуха в шине и ее температуры сопротивление качению уменьшается. Недостаточно накачанная шина создает неравномерное распределение давления на поверхность дороги и приводит к изменению формы пятна контакта. Недостаточное давление в шине приводит также к уве-личению амплитуды деформаций, повышенному нагреву и, таким образом, потере энергии, которая проявляе-тся в повышении сопротивления качению и увеличении расхода топлива. 3) Температура. При увеличении температуры окружающей среды сопротивление качению уменьшается. 4) Нагрузка. Наименьшее сопротивление качению имеет место при нагрузке, близкой к номинальной. Чем больше вес авто, тем сопротивление дороги больше. 5) Скорость движения авто. Исследования показывают, что при движении автомобиля со скоростью до 50 км/ч сопротивление качению можно считать постоянным. Интенсивное уменьшение сопротивления качению наб-людается при скорости свыше 100 км/ч. Объясняется это увеличением центробежных сил, действующих на шину, которые растягивают её в радиальных направлениях.. 6) Состояние подвески авто.. 7) Состояние дорожной поверхности. Зависит от типа дорожного покрытия, т.е чем более шероховатое дорож-ное полотно, тем выше сопротивление качению. В связи с этим ухудшаются сцепные свойства, и про-исходит преждевременный износ шины. На дорогах с твердым покрытием сопротивление качению во мно-гом зависит от размера и характера неровностей дороги, обусловливающих повышенное деформирование шин и подвески и,следовательно, дополнительные затраты энергии. Дорога с асфальтным покрытием оказывает не-большое сопротивление качению, т.к оно зависит лишь от деформации шин. При движении по мягким или гря-зным опорным поверхностям затрачивается(деформация шин +) дополнительная работа на деформирование грунта или выдавливание грязи и влаги, находящихся в зоне контакта колеса с дорогой, соответственно сопро-тивление качению велико. Наибольший коэффициент сопротивление качению – на сыпучих песках, а наимень-шее – на асфалте. Величина силы сопротивления качению (Pk) определяется по формуле: Pk = fG,где Pk – сила сопротивления качению в кг, G - вес автомобиля в кг, f - коэффициент сопротивления качению, который учитывает действие сил и деформации шин и грунта, а также трение между ними в различных дорожных условиях. Пять сил, которые должен преодолеть автомобиль чтобы двигаться:

Коэффициент сцепления колес с дорогой (φ). Именно от сцепления колеса с дорогой зависят возможности интенсивного разгона, торможения и устойчивого движения авто. Сцепление колеса с дорогой характеризуется величиной коэффициента сцепления. Коэффициент сцепления колеса с дорогой –отношение максимальной (сцепной) силы Pφ, передаваемой от дороги к шине, к нормальной нагрузке на шину Pz. Формула: φ = Pφ /Pz.

Для безопасного движения величина коэффициента сцепления φ не должна быть меньше 0,4.Факторы влияющие на КС: тип и состояние дороги, износ протектора, конструкция и состояние шины, давления воздуха в шине, нагрузка на колесо, скорость авто. Наибольшее снижение КС колеса с дорогой происходит на мокрой дороге, на льду, глине. Твердые выступы дорожного покрытия, шероховатости внедряются в контактирующую с ним поверхность шины←сцепление лучше, а при наличии на дороге пленки грязи,влаги глубина вдавливания его неровностей в резину протектора значительно уменьшается←сцепление снижается. Также от размера пятна контакта напрямую зависит вес шины, приходящийся на единицу площади, т.е чем больше площадь контакта, тем меньше давление шины на дорогу←для сцепления важна не ширина шины, а вес (авто). Также на сцепления влияет не рисунок протектора, а тип протектора: грязевые, зимние, дождевые, летние. Так например, на летних шинах авто увязнет в грязи и снегу, а на грязевых «тракторных» шинах авто не проедет быстро по извилистой дороге←разное предназначение. Также сцепление зависит не столько от рисунка протектора (в елочку, полосочку..), а от состава шины. С увеличением скорости авто - φ уменьшается, т.е на больших скоростях резина протектора не полностью зацепляется за неровности дорожного покрытия, на мокрых дорогах авто не успевает выдавить грязь с протекторов и сцепиться с дорогой. Сила сцепления шины с дорогой пропорциональна коэффициенту сцепления, давления шины на дорогу и площади пятна контакта. Коэффициент сопротивления качению (f)– это отношение силы сопротивления качению колеса к нормальной реакции опорной поверхности f = P_f / R_z, Коэффициент сопротивления качению зависит от давления воздуха в шинах, от материала и конструкции шин, от нагрузки авто и т.д Величина сопротивления качению зависит главным образом от веса автомобиля. Чем больше вес автомобиля, тем и сопротивление дороги больше. Большое значение для величины силы сопротивления качению имеет вид и состояние дороги.При движении по мягкому грунту совершается дополнительная бесполезная работа по «утаптыванию», перемещению и уплотнению грунта. Когда авто движется по грунтовой дороге, то одновременно происходит деформация шин и грунта, и сопротивление качению велико. Колеса при движении по грунтовой дороге уплотняют грунт. Часть грунта при этом расползается по краям колеи, а часть перемещается впереди колес. Происходит трение покрышки о края колеи. И чем колея глубже, тем трение значительнее, тем больше сопротивление качению. Дорога же с асфальтовым покрытием оказывает сравнительно небольшое сопротивление автомобилю, т. к. оно зависит всего лишь от деформации шин. Величина силы сопротивления качению определяется по формуле: Pк = f G, где Pк - сила сопротивления качению в кг; G - вес авто в кг; f - коэффициент сопротивления качению, который учитывает действие сил деформации шин и грунта, а также трение между ними в различных дорожных условиях. Коэффициент сопротивления качению определяется опытным путем. Наибольшее значение коэффициента сопротивления качению - на сыпучих песках и наименьшее - на дороге с асфальтовым покрытием.

1.5 Движение колеса, нагруженного боковой силой. Увод колеса - качение колеса под углом к плоскости его вращения, вызванное воздействием на эластичное колесо поперечной силы. Увод вызывается внутренними боковыми силами в шинах. Боковые силы являются суммой лево- и правосторонних сил увода при качении. В результате автомобиль отклоняется от прямолинейного движения. Первопричиной является конусность шины. Что такое «увод»? Под действие боковой силы обод колеса смещается на какое-то расстояние за счет деформа-ции участка колеса, прилегающего к опорной поверхности. Колесо при этом не скользит по опорной поверхнос-ти. С увеличением боковой силы увеличивается и смещение. Если колесо нагруженное боковой силой начнет катится, то в зону контакта колеса с опорной поверхностью будет подходить недеформированные элементы шины. Деформируясь, они становятся причиной того, что колесо, перемещаясь в плоскости своего вращения со скоростью VП, будет перемещаться одновременно и в направлении действия боковой силы со скоростью VБ. Складываем скорости VП и VБ, получим абсолютную скорость VА колеса и направление его движения. Т.образом, при наличии боковой силы колесо перемещается не в плоскости своего вращения, а под углом к ней. Это явления называется уводом колеса, а угол δ – угол увода. Угол увода зависит от конструкции шины, давления воздуха в ней, нагрузки на шину…

Если силы действующие на автомобиль, а их несколько суммарно одинаковы и слева и справа, автомобиль едет ровно. Но если появляется разница, появляется и увод. Причинами увода могут быть: 1) Разное давление в шинах, правых и левых колесах. 2) Разный рисунок в правых и левых колесах. Т.е шины с разным рисунком могут различаться весом, эластичностью и коэффициентом трения. Необходимо отрегулировать давление в шинах. 3) Разная высота протектора в правых и левых колесах, и как следствие неравномерный износ шин. Т.е шины с разным износом протектора могут различаться весом, эластичностью и коэффициентом трения. 4) Шины заточены под другие углы, под другое вращение. 5) Деформация каркаса покрышек колес. 6) Биение шин колес. Т.е возможно при наезде на неровности дороги при низком давлении в шинах или жестком наезде на неровности дороги. 7) Биение диска 8) Неправильная сборка колеса. Т.е шина неправильно сидит в диске. 9) Неправильное крепление колеса А также: разновес колес; ассиметричные шины; различие колес; разница углов поворота вправо и влево; смещение оси; перекос авто из-за пружинных элементов подвески (рессоры, пружины, торсионы); деформация деталей подвески; неполадки тормозной ситстемы, рулевого управления и т.д

2. Тягово-коростные свойства. Уравнение движения транспортного средства. Разгон и установившееся движение. 2.1. Уравнение движения транспортного средства (для разгона и установившегося движения). Для определения скоростей и ускорений авто (движения авто) находят внешние силы, действующие на авто, и составляют уравнение движения, по которым находят искомые скорости и ускорения. По учебнику Гришкевича: Силы действующие на автомобиль при прямолинейном движении можно разделить на три группы: 1) Движущие – это: Fk - окружная сила на ведущих колесах(это суммарная продольная реакция на ведущих колесах). Fk - возникает в результате того, что к ведущим колесам подводится через трансмиссию крутящий момент от двигателя, установленного на авто. 2) Силы сопротивления движению – это: Mf1, Mf2 - моменты сопротивления качению колес автомобиля; Fn – сила сопротивлению воздуха; Fi – продольная составляющая силы тяжести автомобиля; Fjx – сила сопротивления поступательному ускорению масс автомобиля; Fnx – продольная составляющая силы сопротивления прицепа (у одиночного авто сила сопротивления прицепа отсутствует). 3) Силы нормальные к направлению движения – это: Rz1, Rz2 – нормальная реакция дороги; Ga cos α - нормальная составляющая веса авто; Fnz – нормальная составляющая силы сопротивления прицепа. Силы входящие в эту группу направлены перпендикулярно к вектору скорости автомобиля, поэтому их влияние на динамику авто не непосредственные, а косвенные.. Рис. Силы и моменты действующие на авто при прямолинейном движении

При расчетах тягово-скоростных свойств авто рассматривают совместно сопротивление качению и сопротивление подъему. Т.е сумма этих сопротивлений называется сопротивлением дороги. Интернет. Уравнение движения транспортного средства. Автомобиль движется в результате действия на него различных сил: 1) силы движущие автомобиль, это: сила тяги РТ;2) силы оказывающие сопротивление его движению, это: сила сопротивления дороги; сила сопротивления воздуха; сила инерции автомобиля. Сила тяги FТ - это отношение крутящего момента МТ на полуосях ведущих колес к радиусу их качения r при равномерном движении автомобиля: FТ = МТ/ r. Для того, чтобы электромобиль начал движение, сила тяги на ведущих колесах должна превысить сумму остальных сил – сил сопротивления движению. Сила тяги (приложенная к ведущим колесам) возникает в результате работы двигателя и взаимодействия ведущих колес и дороги. Мощность от двигателя к ведущим колесам передается агрегатами трансмиссии. Сила сопротивления дороги FД. Взаимодействии авто и дороги сопровождается: 1)затратами энергии на подъем автомобиля при движении в гору; 2) затратами энергии на деформацию шин и дороги. FД = Fk + Fn. Смотри тему 2.4 (сила сопротивления подъему). Сила сопротивления воздуха Fв. Сила инерции автомобиля Fи. , где М – масса автомобиля, кг; j – ускорение автомобиля; Двр – коэффициент учета вращающихся масс.

В общем виде уравнение движения автомобиля: FТ – FД – Fв – Fи = 0, т.е сила тяги минут сила сопротивления дороги минус сила сопротивления воздуха минус сила инерции равны нулю.

Сила сопротивления качению F_кач. = ƒ ٠ m ٠ g ٠ cosα, где F_{кач .} – сила сопротивления качению, ƒ – коэффициент трения качения; m – масса автомобиля, кг; g – ускорение свободного падения: α - угол уклона дороги.

2.2.Определение касательной силы тяги при извесnных: моменте двигателя, радиуса колеса, передаточного числа трансмиссии и КПД трансмиссии. Тяговый баланс. При контакте ведущих колес с дорогой ведущий момент реализуется в касательную силу тяг и Р_к, представляющую собой продольную реакцию опорной поверхности, направленную в сторону движения автомобиля и вызывающую его движение. Касательная сила тяги: Р_к = М_врi_тη_м /r_к, где г_к - радиус ведущих колес. При равномерном движении автомобиля касательная сила тяги используется для преодоления различных сопротивлений, т.е. уравнение тягового баланса имеет вид: P_к = P_f+P_i + P_w, где P_f, P_i, P_w - силы сопротивления соответственно качению, дороги и воздуха. При переходных режимах (ускорение, замедление) возникает составляющая от сил инерции: P_j= ±m_adv_a /dt, где m_a - полная масса автомобиля; ± dv_a /dt - ускорение (замедление) автомобиля. Тогда уравнение тягового баланса принимает вид:P_к = P_f+P_i + P_w + P_j. Тяговая сила Р_к на ведущих колесах автомобиля при его движении затрачивается на преодоление сил сопротивления движению, т.е Р_{к =} Рφ+Рw+Pj (уравнение тягового баланса автомобиля), где Рφ = Pf + Pa (суммарная сила сопротивления) где -;Pa – сила сопротивления подъему); Рw – сила сопротивления воздуху; Pj –

Тяговую силу Р_k можно вычислить, разделив вращающий момент, подведенный к ведущим колесам, на их радиус качения, т.е Р_k = Mk/r_к

2.4 Определение силы сопротивления движению авто при движении по ровной поверхности, силу сопротивления подъема, суммарную силу сопротивления при движении на подъем или спуск.

Поскольку при движении на автомобиль всегда действуют сила F_к сопротивления качению колес и сила F_ω сопротивления воздуха, то для поддержания равномерного движения на горизонтальной дороге необходимо, чтобы тяговая сила Р_с была равна сумме этих двух сил: Р_с = F_к + F_ω. Сила сопротивления качению F_к автомобиля (которая зависит от деформации шины и дороги) определяется: F_к = f ٠ G, где G - вес авто в кг; f - коэффициент сопротивления качению, или в общем случае Fk = f ٠ G ٠ cosα Может записываться так: F_кач. = ƒ ٠ m ٠ g ٠ cosα, где F_{кач .} – сила сопротивления качению, ƒ – коэффициент трения качения; m – масса автомобиля, кг; g – ускорение свободного падения: α - угол уклона дороги. Сила сопротивлению воздуха: ,где S – лобовая площадь автомобиля; v – скорость движения автомобиля; k - коэффициент обтекаемости автомобиля.!см. тему 2.5. Сопротивление воздуха движению автомобиля тем больше, чем выше скорость движения и значительнее лобовая площадь автомобиля. Сила F_ω сопротивления воздуха также зависит от формы кузова автомобиля — его обтекаемости.

Сила сопротивления подъема. Разложим силу веса автомобиля G на две составляющие: силу Fh = Gsinα, параллельную поверхности дороги, и силу Gcosα,перпендикулярную к ней. Силу Fn = Gsinα называют силой сопротивления подъему и обозначают Fn. Fn = G ٠ sinα. Может записываться так: F_под. = m ٠ g ٠ sinα, где F_под - сила сопротивления подъема; m - масса авто,кг; g - ускорение свободного падания, м/с2; α - угол уклона дороги (угол между осью дороги и горизонтальной плоскостью). 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: Pc = F_к + F_ω + Fh На спусках сила Fh направлена в сторону движения автомобиля: Pc = F_к + F_ω - Fh

Сила сопротивления подъем:

Суммарная сила сопротивления. Коэффициент сопротивления качению и уклон дороги в совокупности характеризует качество дорого, отсюда введено понятие сила сопротивления дороги FД и определяется: FД = Fk + Fn = G ٠ (fcosα + sinα)

2.5 Определение силы сопротивления воздуха. Сила сопротивления воздуха зависит от величины лобовой, поверхности автомобиля, его формы, а также от скорости движе­ния. Fn – сила сопротивлению воздуха, основной составляющей сопротивления воздуха является лобовое сопротивление, которое достигает 60% общего. Лобовое сопротивление вызывается тем, что при движение автомобиля впереди его создается зона повышенного давления, а сзади – зона разряжения. За счет различия давлений воздуха спереди и сзади создается сила лобового сопротивления. Чем больше при движении авто создается вихрей воздуха, тем больше сила лобового сопротивления. Т.к вихреобразование в воздухе зависит от формы авто, то лобовое сопротивление называют сопротивлением формы. Добавочное сопротивление – вызванное выступающими частями авто. Лобовое сопротивление определяет затраты мощности двигателя при высоких скоростях и расход топлива. Сила (лобового) сопротивления воздуха определяется: Fвозд. = Cx ٠ р , где Cx – коэффициент лобового сопротивления воздуха(коэффициент обтекаемости); р - плотность воздуха; υ - скорость относительного движения воздуха и машины; S - лобовая площадь (площадь наибольшего поперечного сечения машины). Таже формула может записываться так: Коэффициент лобового сопротивления у грузовых автомобилей обычно выше, чем у легковых, т.к у грузовых авто худшая аэродинамическая форма и имеется зазор между кабиной и платформой, выступающие части платформы и кузова создают дополнительные источники вихреобразования. Наибольший коэффициент лобового сопротивления характерны для авто перевозящие контейнеры, авто с открытой бортовой платформой. Установка тента (пленка) на авто снижает коэффициент сопротивления на 12-15%, наименьший коэфиициент сопротивления имеют авто перевозящие цистерны. Уменьшение сопротивления воздуха для грузовых авто может достигаться за счет округления углов в местах перехода от лобовой плоскости к верхним и боковым поверхностям, установки бокового стекла с наклоном, применение спец.аэродинамических приспособ-лений улучшающих обтекание автомобиля. См.рис 2.15 и 2.16

На (рис.2.15,б) 1- обтекатель установленный на крыше тягача, 2 – гибкая оболочка, закрывающей зазор между тягачом и полуприцепом. На (рис.2.16) показаны различные аэродинамические приспособления, применяемые на грузовых авто, а также показаны процентное уменьшение коэффициента сопротивления воздуху. Аэродинамические качества машин(гоночных) улучшают с помощью дополнительных приспособлений: спойлер (делают на бампере) – отсекает часть потока воздуха и тем самым снижает завихрении, улучшает обтекаемость автомобиля; антикрыло (крепят отдельно от кузова на спец.стойках) – набегающий поток воздуха обтекает его снизу и сверху.!? Сила сопротивления воздуха рассчитывается: , где - коэффициент сопротивления воздуха. Немного о Аэродинамика авто. Набегающий воздух разделяется на два потока: один проходи между днищем и дорогой, другой – сверху машины, в этом случае путь длиннее т.к воздух огибает капот, крышу, богажник. Передней частью автомобиля воздух сжимается и раздвигает­ся, в то время как в задней части автомобиля создается разреже­ние, которое вызывает образование завихрений. Здесь образуется разряжение, т.е зона повышенного давления, которая тянет авто вверх, возникает подъемная сила. Именно с ней борются инженеры, придавая кузову плавные обтекаемые формы. Дело в том, что чем вертикальнее стоят решетка радиатора, ветровое стекло и др.панели, тем большая подъемная сила действует на машину. Наталкиваясь на такие препятствия поток воздуха начинает завихряться, образуя дополнительные зоны разряжения. У минивенов например крыши длинные и воздух успевает разгоняться, но т.к задняя стенка практически вертикальная, он не находит опоры и начинает интенсивно закручиваться словно маленький вихрь. Считается, что для исключения срыва потока, наклон заднего стекла должен быть не больше 30 градусов, тогда воздух плавно переходит с крыши на багажник и не создает дополнительного сопротивления. Сила сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости движения автомобиля (если скорость возрастает в 2 раза, сопротивление воздуха увеличивается в 4 раза).

2.6 Определение силы сопротивления разгону. Часть тяговой силы при разгоне затрачивается на ускорение вращающихся масс, главным образом маховика коленчатого вала двигателя и колес автомобиля. Для того чтобы автомобиль начал двигаться с определенной ско­ростью, ему необходимо преодолеть силу сопротивления разгону, равную произведению массы автомобиля на ускорение. При разгоне автомобиля сила сопротивления разгону направлена в сторону, об­ратную движению. При торможении автомобиля и замедлении его движения эта сила направлена в сторону движения автомобиля. Сила сопротивления разгону, т.е сила инерции – F_ин. F_ин. = m ٠ a ٠ σ_вр, где m – масса автомобиля, кг; a – ускорение автомобиля; σ_вр,– коэффициент учета вращающихся масс (σ_вр=1,05 + 0,05*u²_кп). Сила инерции появляется всегда, когда изменяется скорость движения автомобиля. И ее величина тем больше, чем больше общая масса автомобиля. Увеличивается скорость движения, увеличивается и сила инерции, препятствуя развитию скорости, т. е. становится силой сопротивления. Для преодоления ее расходуется часть тяговой силы. Величина силы сопротивления разгону зависит от ускорения движения. Чем быстрее разгоняется автомобиль, тем большей становится сила сопротивления. Появление силы сопротивления разгону во всех случаях, исключая трогание автомобиля с места, зависит от действий водителя. Но даже при трогании автомобиля с места меняется величина этой силы. Если автомобиль трогается с места плавно, то сила это почти неощутима, а при резком трогании она может достигнуть величины, превышающей тяговую силу. Это, как правило, ведет к буксованию колес или остановке автомобиля. При разгоне автомобиля сила сопротивления разгону направлена в сторону, обратную движению. При торможении автомобиля и замедлении его движения сила инерции направлена в сторону движения автомобиля. Также, следует помнить, что в тех случаях, когда автомобиль движется накатом после предварительного разгона или при торможении, сила инерции действует в сторону движения автомобиля, выполняя роль движущей силы.

2.7 Динамический фактор: что это такое, как определяется и в каких пределах изменяется. Динамический фактор – совокупность динамический характеристик, номограммы нагрузок автомобиля и графика контроля буксования его колес. Динамический фактор автомобиля дает представление о динамических свойствах автомобиля при заданных дорожных условиях и нагрузке автомобиля, характеризует возможность автомобиля развивать максимальную скорость, преодолевать сопротивление качению и подъему, буксировать прицеп и разгоняться. Динамический фактор – является показателем тягово-скоростных качеств автомобиля. Динамическая характеристика - это зависимость динамического фактора автомобиля с полной нагрузкой от скорости его движения Di = f(Va). Динамическим фактором D автомобиля называется отношение разности силы тяги и силы сопротивления воздуха к весу(силе тяжести) автомобиля:

где Pk – тяговое усилие на ведущих колесах; Pв – сила сопротивления воздуха; VPa – полный вес автомобиля. Главное на величину динамического фактора оказывает тяговое усилие Pk, величина которого равна: Ma/rk, т.е крутящий момент на ведущих колесах деленный на радиус колеса. Д. ф. выражающийся обычно в %, характеризуетвозможность автомобиля развивать максимальную скорость, преодолевая сопротивление качению иподъёму, буксировать прицеп (полуприцеп) и разгоняться. Для большинства существующих газогенераторных автомобилей величина динамического фактора изменяется в пределах 0,04 -0,05, а максимальная скорость равна 50-60кг/ч

---

Дата добавления: 2015-09-05