Силы сопротивления движению

Сентябрь 6, 2022

Главная
Алгебра
Силы сопротивления движению

Содержание

2. Для анализа процесса движения автомобиля, действующие силы делят на движущие, направление которых совпадает с направлением вектора
3. Сила сопротивления качению Рк. Сумма направленных против движения автомобиля продольных реакций дороги, к которым, прежде всего,
4. Дополнительные силы сопротивления движению, связанные с взаимодействием колес и опорной поверхности, возникают также в тех случаях,
5. С учетом перечисленных выше факторов условную силу сопротивления качению можно представить так: где п — число
6. Сила сопротивления подъему Рп - Составляющая силы тяжести является ее проекцией на направление вектора скорости центра
7. Сила сопротивления воздуха Рв. Рw называют полной аэродинамической силой Рw =cw Fq. где сw — безразмерный
8. Проекция Рв силы Рw на ось Ох – сила сопротивления воздуха (сила лобового сопротивления). Pв=0,5cхρвFVw2. Формулы
9. Сопротивление формы (50…60% Рв) обусловлено разностью между повышенным фронтальным давлением, возникающим перед автомобилем и пониженным давлением,
10. На коэффициент сх оказывают влияние различные мелкие изменения формы. При открытых окнах сх увеличивается приблизительно на
11. Приближенные значения kв и сх для различных типов автомобилей
13. При движении автомобиля в неподвижной воздушной среде относительная скорость воздуха Vw=V Pв=kв FV2 Произведение kвF называют
14. 1.6. Уравнение движения автомобиля Для составления уравнения поступательного движения автопоезда с любым числом звеньев при принятых
15. Коэффициент учета вращающихся масс δвр = 1+ (Jмuт2ηт+ΣJк)/(marкrд), где ΣJк=Jк1+Jк2 - суммарный момент инерции колес Коэффициент
16. Уравнение мощностного баланса автомобиля Nт=(Nп+Nк+Nв+Nи)rд/rк=(Nд+Nв+Nи)rд/rк , РтV/1000=MкuтηтV/(1000rд)=Mкωeηтrк/(1000rд)=Neηтrк/rд=Nтrк/rд, где Nт=Neηт — тяговая мощность; Nп=PпV/1000=Gasinα V/1000≈ GaiV/1000 —
18. Скачать презентацию

Слайд 2

Для анализа процесса движения автомобиля, действующие силы делят на движущие, направление

которых совпадает с направлением вектора скорости центра масс, и силы сопротивления, направление которых противоположно этому вектору.
Условно к движущим силам относят полную окружную силу или полную тяговую силу. В дальнейшем будем движущей считать полную тяговую силу. Все остальные силы, действующие на автомобиль, считают силами сопротивления. У ведущих колес по движению направлена продольная реакция дороги Rx, эту силу можно представить в виде трех составляющих, одна из которых Рт - положительна, вторая Rz fс - отрицательна, а знак последней зависит от знака j. Считают, что обе составляющие (кроме Рт) являются силами сопротивления.

Слайд 3

Сила сопротивления качению Рк. Сумма направленных против движения автомобиля продольных реакций

дороги, к которым, прежде всего, относят силовые составляющие Rz fc сопротивления качения каждого из колес, определяет Рк. Кроме этих сил, со стороны дороги на автомобиль могут действовать и другие силы. Прежде всего, это приведенные к колесам силы, возникающие в результате потерь энергии при колебательных деформациях шины и колебаниях колес относительно кузова в результате взаимодействия колес с неровностями опорной поверхности. На различных отрезках пути эти дополнительные силы различны по величине и направлению, но в среднем они всегда приводят к увеличению потерь, что может быть учтено соответствующим увеличением коэффициента f.
Можно считать, что при средних скоростях движения на изношенном асфальтовом шоссе коэффициент f в результате действия этих факторов возрастает на 5…10%, на ровном булыжнике на 30…50%, на хорошей грунтовой дороге на 10…30%.

Слайд 4

Дополнительные силы сопротивления движению, связанные с взаимодействием колес и опорной поверхности,

возникают также в тех случаях, когда на колеса действуют боковые силы. При прямолинейном движении автомобиля и отсутствия внешних боковых сил, дополнительные силы сопротивления могут быть обусловлены схождением колес

Слайд 5

С учетом перечисленных выше факторов условную силу сопротивления качению можно представить

так:
где п — число колес, Rzi — нормальная реакция опорной поверхности i-го колеса, fi — коэффициент сопротивления качению i-го колеса с учетом дополнительных сил сопротивления.
Коэффициенты сопротивления качению различны у разных колес. Для удобства расчета реальные значения коэффициентов сопротивления каждого из колес заменяют осредненными Pк=fаΣRzi, (fa — осредненный коэффициент сопротивления качению с учетом дополнительных сил сопротивления движению), считая их одинаковыми для каждого из колес. Если автомобиль движется по плоской поверхности дороги, то ΣRzi=Gacosα , при этом Pк=fа Gacosα

Слайд 6

Сила сопротивления подъему Рп - Составляющая силы тяжести является ее проекцией

на направление вектора скорости центра масс автомобиля.
Рп = Gasina
При небольших углах a синус может быть заменен тангенсом. И тогда сила сопротивления подъему равна
Рп=Gai
Сила сопротивления дороги Рд. Эта сила определяется суммой сил сопротивления качению и сопротивлению подъему.
Pд=Ga(facosα+sina)≈ Ga(fa+i)=Gaψ.
Сумму facosα+sinα=ψ≈ fa+i называют суммарным коэффициентом сопротивления дороги.

Слайд 7

Сила сопротивления воздуха Рв.
Рw называют полной аэродинамической силой
Рw =cw Fq.
где

сw — безразмерный коэффициент полной аэродинамической силы; F — площадь Миделя, м2.
q= 0,5ρвVw2 — скоростной напор, кг/(м⋅с2), равный кинетической энергии кубического метра воздуха, движущегося со скоростью Vw движения автомобиля относительно воздушной среды (ρв — плотность воздуха, кг/м3);
Момент Mw называют полным аэродинамическим моментом
Mw=mwFqb,
где mw — безразмерный коэффициент аэродинамического момента; b — характерный линейный размер по ширине (обычно принимают равным колее В), м.

Слайд 8

Проекция Рв силы Рw на ось Ох – сила сопротивления воздуха

(сила лобового сопротивления).
Pв=0,5cхρвFVw2.
Формулы для определения проекций силы Рw на оси Оу и Оz отличаются только коэффициентами с. Для проекции Рwy (боковая аэродинамическая сила) вместо Сх используют коэффициент cу, для проекции Рwz (подъемная сила) — коэффициент cz. Проекцию Mwx=0,5mxρвBFVw2 момента Mwx называют моментом крена. Формулы для определения аэродинамических моментов относительно осей Оу и Oz отличаются только коэффициентами т: ту для опрокидывающего момента Мwу, mz — для поворачивающего момента Мwz. Коэффициекты сx, сy, сz, mx, my, mz – определяют опытным путем при продувке моделей автомобилей (реже автомобилей в натуральную величину) в аэродинамических трубах. Их значения при таком способе определения получаются несколько заниженными, особенно при испытании моделей.

Слайд 9

Сопротивление формы (50…60% Рв) обусловлено разностью между повышенным фронтальным давлением, возникающим

перед автомобилем и пониженным давлением, вызванным завихрениями позади него.
Внутреннее сопротивление. (10…15% Рв), создаваемое потоками воздуха, проходящими внутри автомобиля для вентиляции или обогрева кузова, а также охлаждения двигателя.
Сопротивление поверхностного трения (5…10% Рв), вызываемое силами вязкости пограничного слоя воздуха, движущегося у поверхности автомобиля, и зависящее от размера и шероховатости этой поверхности.
Индуктируемое сопротивление (5…10% Рв), вызываемое взаимодействием сил, действующих в направлении продольной оси автомобиля (подъемной) и перпендикулярно этой оси (боковой).
Дополнительное сопротивление (15% Рв), создаваемое различными выступающими частями: фарами, указателями поворота, ручками, номерными знаками.

Слайд 10

На коэффициент сх оказывают влияние различные мелкие изменения формы. При открытых

окнах сх увеличивается приблизительно на 5%, на столько же увеличивают сопротивление воздуха открытые фары. Использование небольших пластин, укрепленных на кузове так, что они препятствуют срыву воздушной струи, позволяет уменьшить сх на 5…15 %.
Приняв ρв=const (согласно ГОСТ 4401—81, на уровне моря рв= 1,225 кг/м3), можно коэффициент 0,5схρв=kв: считать зависящим только от формы кузова. Этот коэффициент называют коэффициентом обтекаемости. kв эквивалентен силе сопротивления воздуха действующей на 1 м2 площади автомобиля при относительной скорости 1 м/с. Между коэффициентами сх и kв существует численная зависимость kв = 0,61 сх.
Коэффициент kв по определению имеет размерность плотности, в системе СИ его размерность кг/м3 или Нс2/м4.

Слайд 11

Приближенные значения kв и сх для различных типов автомобилей

Слайд 12

Слайд 13

При движении автомобиля в неподвижной воздушной среде относительная скорость воздуха Vw=V

Pв=kв FV2
Произведение kвF называют фактором обтекаемости.
Приближенно площадь лобового сопротивления грузовых автомобилей Fгр=BHг, легковых автомобилей Fлег=0,8ВгНг (где В — колея, м; Нг — габаритная высота, м; Вг—габаритная ширина автомобиля, м).
При наличии ветра относительная скорость Vw равна геометрической сумме скоростей V автомобиля и Vв ветра
где βв, - угол между направлением ветра Vв и продольной осью автомобиля

http://auto.mail.ru/news?id=15462

Слайд 14

1.6. Уравнение движения автомобиля
Для составления уравнения поступательного движения автопоезда с любым

числом звеньев при принятых выше допущениях, его можно условно заменить двухосным автомобилем массой mа, равной сумме масс всех звеньев. При движении по плоской поверхности можно записать
mаj=Rx1+Rx2-Pп-Рв.
Для автомобиля с одним задним ведущим мостом
mаj=Pт-Rz2fc2-Jк2j/(rкrд)-Jми2тηтj/(rкrд)-Rz1fc1-Jк1j/(rкrд)-Рп-Рв
Решая это уравнение относительно Рт, после преобразований получим уравнение силового баланса
Рт=Рп+Рк+Рв+Ри=Рд+Рв+Ри,
где Рп=Gasinα=Gai — сила сопротивления подъему, Рк=fс(Rz1+Rz2) — сила сопротивления качению, Ри=mаδвр j — сила сопротивления разгону (приведенная сила инерции).

Слайд 15

Коэффициент учета вращающихся масс
δвр = 1+ (Jмuт2ηт+ΣJк)/(marкrд),
где ΣJк=Jк1+Jк2 - суммарный момент

инерции колес
Коэффициент δвр показывает, во сколько раз сила, необходимая для разгона с заданным ускорением j поступательно движущихся и вращающихся масс автомобиля, больше силы, необходимой для разгона только его поступательно движущихся масс.
можно записать так
δвр=1+δ1вuк2+δ2в,
где δ1в=Jмuг2ид2ηт /(mаrкrд); δ2в=ΣJк /(mаrкrд).
Для одиночных автомобилей при их номинальной нагрузке можно считать δ1в=δ2в =0,04
Если mx — масса автомобиля с нагрузкой, отличающейся от номинальной, а mа — с номинальной нагрузкой, то δ1в и δ2в увеличиваются в отношении mа/mх. Для автопоезда массой mа и числом колес zка при массе автомобиля-тягача mт и числе его колес zкт
δ1в=0,04 mт/mа; δ2в =0,04 mт zка /(mа zкт).

Слайд 16

Уравнение мощностного баланса автомобиля
Nт=(Nп+Nк+Nв+Nи)rд/rк=(Nд+Nв+Nи)rд/rк ,
РтV/1000=MкuтηтV/(1000rд)=Mкωeηтrк/(1000rд)=Neηтrк/rд=Nтrк/rд,
где Nт=Neηт — тяговая

мощность;
Nп=PпV/1000=Gasinα V/1000≈ GaiV/1000 — мощность, затрачиваемая на преодоление подъема;
Nк=PкV/1000=GafacosαV/1000≈ GafaV/1000 — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению;
Nв=PвV/1000=kвFV3/1000 - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха;
Nи=PиV/1000=maδврVj/1000 — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления разгону;
Nд=Nк+Nп=GaψV/1000 — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги.