Полная версия

Главная arrow Строительство arrow ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Основы теории движения автомобиля. Сопротивления движению. Уравнение движения автомобиля

Теория взаимодействия автомобиля с дорогой была разработана академиком Е. А. Чудаковым в 1930-е гг. Согласно данной теории движение автомобиля по дороге происходит при условии полной реализации тяговых возможностей автомобиля. Вращающий момент па коленчатом валу двигателя через сцепление и коробку передач передается карданному валу и далее на ведущие колеса автомобиля и вызывает появление пары сил (рис. 2.1).

Схема действия сил и момента на ведущее колесо

Рис. 2.1. Схема действия сил и момента на ведущее колесо

Одна из них — окружная сила Рк, передаваясь на покрытие, направлена в сторону, обратную движению, вторая — сила тяги автомобиля Рр} направлена в сторону движения и вызывает вращение колес автомобиля

где Мвр — крутящий момент на ведущих колесах; гк — радиус ведущего колеса с учетом деформации шины (гк= 0,93...0,97) г0.

При достаточном сцеплении колеса автомобиля с дорогой в плоскости контакта действует сила реакции дороги Т, равная силе тяги и направленная в сторону движения. Только при выполнении условия Т> Рк возможно поступательное движение автомобиля без проскальзывания и пробуксовки колес.

Тяговое усилие затрачивается на преодоление сил сопротивления движению (рис. 2.2).

В общем случае при движении автомобиль преодолевает различные сопротивления:

  • • качения Pf,
  • • воздушной среды Pw]
  • • при движении па подъем Р
  • • инерции при переменной скорости движения Ру
Силы сопротивления движению, действующие на автомобиль

Рис. 2.2. Силы сопротивления движению, действующие на автомобиль

Существуют различные причины сопротивления движению автомобиля. Сопротивление качению Pf вызывается затратой мощности двигателя на деформацию покрытия и шины, на преодоление трения между шиной и поверхностью покрытия и потерями мощности, при ударах колес о неровности дороги:

где / — коэффициент сопротивления качению, зависящий от состояния поверхности покрытия, давления воздуха в шинах и скорости движения.

Коэффициент сопротивления качению уменьшается с увеличением жесткости покрытия и давления воздуха в шине (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Коэффициенты качения в зависимости от типа покрытия

Тип покрытий

Коэффициент качения /

Цементобетонные и асфальтобетонные

0.01-0,02

Черные щебеночные и черные гравийные

0,02-0,025

Щебеночные

0,03-0,05

Грунтовые ровные и сухие

0,04-0,05

Грунтовые неровные увлажненные

0,07-0,15

Сыпучие пески

0,15-0,30

Неровности поверхности покрытия увеличивают сопротивление качению, поскольку при наезде колеса на выступы и при падении его во впадины покрытия происходят удары, вызывающие потерю кинетической энергии, пропорционально квадрату скорости.

Таким образом, коэффициент сопротивления является показателем, характеризующим качество покрытия. С увеличением скорости (более 50 км/ч) коэффициент сопротивления качению увеличивается и может быть вычислен по эмпирической формуле:

где V = 50 км/ч.

Сопротивление воздушной среды Р!(, вызывается затратой энергии двигателя на перемещение частиц воздуха. При движении автомобиль встречает противодействие встречного воздуха на переднюю часть (лобовое сопротивление), энергия затрачивается на трение воздуха о боковые поверхности, сопротивление создастся выступающими частями автомобиля (рис. 2.3).

Распределение давления воздуха на автомобиль

Рис. 2.3. Распределение давления воздуха на автомобиль:

+ — зона повышенного давления;--зона разрежения

Наличие попутного ветра уменьшает, а встречного увеличивает сопротивление воздуха. Сила сопротивления воздушной среды определяется по формуле:

где V — скорость, км/ч; 13 — коэффициент для перехода размерности (3,62 » 13); F — лобовая проекция кузова на плоскость, перпендикулярную направлению движения, F = 0,8ВН (В и Н — габаритные размеры автомобиля); k — коэффициент сопротивления воздушной среды, учитывающий упругость воздуха и обтекаемость кузова (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Коэффициент сопротивления воздушной среды

Тип автомобиля

k, Н • с24

F, м2

Тяжелый грузовой

0,60-0,70

3,0-7,0

Автобус

0,25-0,50

4,5-7,0

Легковой

0,15-0,30

1,4-2,6

Гоночный

0,10-0,15

1,0-1,5

Сопротивление движению на подъеме Р, возникает при движении автомобиля вверх по наклонной плоскости, поскольку необходимо выполнить дополнительную работу но подъему автомобиля на высоту Я.

При движении на уклонах силу тяжести веса автомобиля раскладывают па две силы: перпендикулярную направлению движения (давление автомобиля на покрытие) и параллельную направлению поверхности дороги, направленную в сторону, противоположную подъему (рис. 2.4).

Схема сил сопротивления движению автомобиля на подъеме

Рис. 2.4. Схема сил сопротивления движению автомобиля на подъеме

При движении автомобиля вверх по уклону сопротивление движения равно

поскольку при малых углах sina ~ tga ~ i.

При движении вниз по уклону сила Р, будет способствовать движению.

Инерционное сопротивление возникает при трогании автомобиля с места и при ускоренном или замедленном движении (разгоне или торможении) за счет действия инерционных сил, препятствующих изменению первоначального состояния автомобиля (1-й закон Ньютона). Сопротивление инерционных сил складывается из силы инерции поступательного движения автомобиля и инерции его вращающихся частей

G . . 1 dv

где т =--масса автомобиля; j = —---относительное ускоре-

g g at

ние; 6 — коэффициент, учитывающий влияние инерции вращающихся масс автомобиля, равный 1,03—1,07 для прямой передачи и 1,6—2,0 — для низких передач.

При замедлении движения ускорение изменяет знак, т.е. инерционные силы будут способствовать движению.

В общем случае движение возможно, если тяговое усилие больше всех сил сопротивления движению.

Уравнение движения, характеризующее равенство внешних и внутренних сил, имеет вид

Это уравнение иначе называют уравнением тягового баланса автомобиля. В левой его части активная сила — тяговое усилие, в правой части пассивные силы — сопротивления движению. Первое и второе слагаемые всегда входят в уравнение со знаком «+», третье и четвертое могут иметь разные знаки или отсутствовать в зависимости от режима движения автомобиля и направления движения по продольному уклону дороги (вверх или вниз).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>