Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Рис. 9. Определение силы противления движению


ся динамометром, т. е. прибором, определяющим величину силы. Между тележкой и бечевкой, за которую будем перемещать тележку по поверхности, поместим пружинные весы (рис. 9). Тогда при движений тележки динамометр (весы) покажет значение общей силы сопротивления движению. Разделив это значение на количество колес, можно получить величину силы сопротивления движению для каждого колеса.

Если пренебречь силой трения в подшипниках осей тележки, то та сила, которую покажет динамометр, будет определять сопротивление качению. Не трудно убедиться, что указанная сила будет зависеть от массы тележки. Для этого достаточно на тележку поставить какой-либо груз и тогда динамометр покажет нам возрастание этой силы. Отсюда следует (если вместо тележки рассматривать автомобиль), что более тяжелый автомобиль должен иметь более мощный двигатель, чтобы преодолеть возрастающую силу сопротивления качению его колес.

Автомобиль с выключенным двигателем представляет собой обычную тележку на колесах. Следовательно, и у него при движении возникают силы сопротивления. Их можно определить. Сила сопротивления качению колес изменяется при изменении веса автомобиля и коэффициента сопротивления качению колес.

Если обозначить силу, которую можно зафиксировать на динамометре во время качения тележки Р, массу тележки с грузом т (кг), а коэффициент, характеризующий силу сопротивления качению, /, можно записать равенство (в ньютонах) Рк = 9,8 m.

Строго говоря, значение коэффициента сопротивления качению не остается постоянным, даже если рассматривать одну и ту же поверхность. Для тележки или автомобиля на пневматических шинах оно меняется в зависимости от внутреннего давления в шинах, скорости движения автомобиля, рисунка протектора шин и еще ряда факторов. Но влиянием этих незначительных величин в наших приблизительных расчетах будем пренебрегать.

Средние значения коэффициента сопротивления качению для дорог с различным покрытием и для автомобилей, оборудованных пневматическими шинами, известны и приведены в табл. 10. Зная значение этого коэффициента и примерную массу создаваемого автомобиля, нетрудно подсчитать силу сопротивления качению на дорогах с различным покрытием.

F-площадь поперечного сечения


Рис. 10. Лобовая площадь автомобиля, принимаемая в расчетах сопротивления воздушной среды

Рассмотренная выше сила не единственная в общем сопротивлении движению автомобиля. Помимо нее, действуют еще и другие силы, которые или тормозят движение автомобиля, как это происходит в результате действия силы сопротивления качению, или в определенных условиях, наоборот, помогают движению.

Во время движения автомобиля, особенно с большими скоростями, на него действует сила сопротивления воздушной среды. При невысоких скоростях движения эта сила настолько мала, что практически не оказывает значительного влияния на движение автомобиля. Однако с увеличением скорости сила сопротивления настолько возрастает, что не учитывать ее уже нельзя. Величина этой силы зависит не только от скорости движения, но и от лобовой площади движущегося автомобиля, а также от формы и шероховатости его поверхности. Факторы, влияющие на величину этой силы, характеризуются коэффициентом сопротивления воздуха, зная который, а также зная площадь лобового сечения, нетрудно определить значения силы сопротивления воздуха для различных скоростей движения.

Лобовая площадь F представляет собой площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную его продольной оси (рис. 10). Коэффициент обтекаемости А"в, зависящий от формы поверхности автомобиля и ее шероховатости, обычно определяется экспериментальным путем. При проектировании новых моделей автомобилей величину лобовой площади и коэффициента обтекаемости берут по аналогии с существующими конструкциями.

Сила сопротивления воздушной среды (в ньютонах) может быть определена по формуле = KBFV2, где v - скорость движения автомобиля, м/с; /Св - коэффициент сопротивления воздуха, Н-с /м ; F - лобовая площадь автомобиля, м .



Таблица 10

Таблица 11

Значение коэффициента сопротивления качению для различн1х дорог

Значение аэродинамического коэффициента /Св для некотор1х отечественн1х и зарубежных автомобилей

Песчаная дорога: сухая сырая

Снежное покрытие дороги:

не укатанное

укатанное Суглинистая и глинистая дорога:

сухая

в пластичном состоянии в текучем состоянии

Тип покрытия и его состояние

Коэффициент /

Модель автомобиля

Модель автомобиля

к»

Асфальтобетонное и цементобетонное покрытие до-

ЗАЗ-968

0,48

Фольксваген-жук

0,48

роги:

«Москвич- 2140»

0,41

Порше-911 Турбо

0,39

в хорошем состоянии

0,015. . .0,018

ВАЗ-2101

0,46

Ситроен-2 ЦВ

0,50

в удовлетворительном состоянии

0,018. . . 0,020

ВАЗ-2103

0,45

Форд-фиеста

0,42

Булыжная мостовая:

ВАЗ-2105

0,43

Ауди-100

0,30

в хорошем состоянии

0,025 . . . 0,030

ГАЗ-24

0,45

Ауди-квадро

0,43

с выбоинами

0,035 . . . 0,050

ГАЗ-2402

0,41

Мицубиси МР-ЗОХ

0,22

Гравийное покрытие дороги

0,040 . . . 0,070

«Москвич-2141»

0,325

Форд-эскорт

0,31

Грунтовая дорога:

сухая укатанная

0,030 . .. 0,050

после дождя

0,050 . . .0,150

в период распутицы

0,100. . . 0,250

0,100. . . 0,450

0,060 . . .0,150

0,070 . ..0,100

0,030 . . . 0,050

0,040 . . . 0,060

0,100. . . 0,200

0,200 . . . 0,300

В табл. 11 приведены значения аэродинамического коэффициента Къ для некоторых отечественных и зарубежных легковых автомобилей.

Среднее значение лобовой площади для легковых автомобилей лежит в пределах 1,4 ... 2,6 м2, а среднее значение коэффициента /(в - в пределах 0,3 ... 0,5. Для проектируемых небольших автомобилей значение лобовой площади надо брать меньше, а коэффициент сопротивления воздуха брать ближе к большей величине. Если известны ширина и высота создаваемого автомобиля, лобовую площадь для легковых автомобилей вычисляют по приближенной формуле F=0J75BHy где В - ширина, Н- высота автомобиля.

Есть и другие силы, действующие на автомобиль при его движении. В отличие от рассмотренных выше, которые всегда являются силами сопротивления движению, эти силы могут в определенных условиях способствовать движению автомобиля,

являясь его движущими силами. К ним относятся сила тяжести на уклоне и сила инерции при замедлении хода.

Действие силы тяжести на уклоне хорошо известно каждому из нас. Идя по горизонтальной поверхности, мы не особенно ощущаем действие этой силы. Но вот дорога пошла в гору, идти стало труднее и на том же участке пути приходится затратить больше энергии, чем при ходьбе по ровной горизонтальной поверхности. На спуске же, наоборот, эта сила ускоряет наше движение. Теперь приходится прилагать усилие, чтобы замедлить движение, противодействовать этой силе.

При движении по горизонтальному участку дороги сила тяжести не способствует движению, равно как и не тормозит его, если, конечно, не считать, что с увеличением самой силы тяжести возрастает сопротивление качению. На подъеме одна из составляющих этой силы, направленная вдоль дороги (рис. 11), становится силой сопротивления, затормаживая движение автомобиля. При спуске эта составляющая помогает автомобилю двигаться, становится движущей силой и очень часто может достичь такой



Рис. 11. Действие силы тяжести на подъемах и спусках




Рис. 12. Номограмма перевода значений уклонов из градусной меры в проценты и обратно

величины, что превзойдет все силы сопротивления по своей величине, а автомобиль под действием этой силы начинает двигаться под уклон.

Эта сила вычисляется по формуле Pi= Gasin Ga/, H, где - полная сила тяжести, действующая на автомобиль, Н; а -угол продольного уклона дороги, град; i - величина уклона, соответствующая тангенсу угла.

На подъеме значение угла а положительное, на спуске отрицательное.

Часто подъем на дорогах задается не в величине угла подъема, а в процентах, что соответствует тангенсу угла подъема. Для быстрого перевода одних величин в другие можно воспользоваться номограммой, приведенной на рис. 12.

Другая сила, которая подобно силе тяжести может быть либо силой сопротивления движению, либо силой, движущей автомобиль,- сила инерции. Каждый из нас не раз испытывал ощутимое действие этой силы, когда совершал поездку на каком-нибудь виде транспорта. При резких торможениях, когда автобус, трамвай или другой вид транспорта замедляет скорость движения, мы отклоняемся вперед. И наоборот, при резком увеличении скорости эта сила заставляет нас непроизвольно отклониться назад. Чем резче изменение скорости движения, тем больше значение этой силы.

Точно так же действует сила и на автомобиль. При увеличении скорости сила инерции противодействует движению, являясь силой сопротивления разгону. При замедлении движения она выполняет роль движущей силы. При точных расчетах в теории автомобиля учитывают как силу инерции массы всего автомобиля, так и силы инерции вращающихся частей автомобиля, ускоряющих или замедляющих свое вращение. Если нам известно ускорение автомобиля, то можно подсчитать значение силы сопротивления разгона по формуле


где Ga -сила тяжести автомобиля, Н; ускорение, м/с2;

б - коэффициент учета вращающихся масс.

Таким образом, в самых неблагоприятных условиях движения автомобилю необходимо преодолеть следующие основные силы сопротивления: сопротивление качению Рк; сопротивление воздушной среды Рв; сопротивление подъему Р, и сопротивление сил инерции Ри при увеличении скорости автомобиля.

Когда движущая сила уравновесит все силы сопротивления, движение автомобиля будет равномерным. Если же величина движущей силы будет больше суммы всех сил сопротивления, произойдет разгон автомобиля - увеличение его скорости.

Откуда же берется движущая сила? Работы двигателя еще недостаточно, чтобы автомобиль пришел в движение. Всем известно, что и при работающем двигателе автомобиль может оставаться на месте. Чтобы он начал движение, к нему должна быть приложена какая-нибудь внешняя сила. Автомобиль начнет двигаться, когда крутящий момент от двигателя будет подведен к его колесам, и только в том случае, если последние соприкасаются с дорогой.

Это легко показать наглядно. Возьмем колесико, посаженное на ось, и раскрутим его в воздухе. Под действием крутящего момента оно будет вращаться, не перемещаясь поступательно в пространстве. Но как только раскрученным колесиком коснуться поверхности, оно сразу же, если отпустить ось, будет перемещаться по поверхности, одновременно вращаясь.

Точно также и автомобиль. Если его поднять над дорогой, то при работающем двигателе и вращающихся ведущих колесах он останется на месте. Только тогда, когда автомобиль опустится на дорогу, его ведущие колеса, вращаясь, будут стремиться оттолкнуть назад дорогу. В результате взаимодействия поверхности протектора с дорогой в месте соприкосновения ведущего колеса с поверхностью возникает горизонтальная сила - реакция доро-

4. 165



0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50