Kretanje bez klizanja moguće je pod sljedećim uvjetima:
D c \u003d a ∙ φ x ∙ cos α max / (L-Hd ∙ (φ x + f k)) ≥ D max.
D c - dinamički faktor za prianjanje;
a je udaljenost od središta mase do stražnja osovina automobil;
α max - granični kut uspona;
L- međuosovinski razmak automobila;
Hd - visina centra gravitacije;
f k - koeficijent otpora kotrljanja;
Hd \u003d 1/3 * hd, gdje je hd ukupna visina;
a \u003d (m 2 / m a) * L, gdje je m 2 težina automobila po pogonskoj osovini, m a - puna težina automobil.
φ x - koeficijent prianjanja kotača na cestu (Prema zadatku, koeficijent prianjanja kotača na cestu φ x \u003d 0,45.)
Za automobil GAZ:
a \u003d 1800/2800 * 2,76 \u003d 1,77 m;
Hd=1/3*2,2=0,73m;
D c \u003d 1,77 * 0,45 * cos 27,45 ° / (2,76-0,73 * (0,45 + 0,075)) \u003d 0,31> D max \u003d 0,38.
Okrenuvši se dinamičkoj putovnici automobila, vidjet ćemo da će se, budući da , kretanje odvijati uz moguće proklizavanje.
 |
Usporedna tablica dobivenih procijenjenih parametara svojstva vuče i brzine, zaključci.
| Auto 1 | Auto 2 | |||
| Vanjska karakteristika brzine | N e max = 70,8 kW (3800) M e max = 211,6 Nm (2200) | N e max = 74,6 kW (2400) M e max = 220 Nm (4000) | ||
| Izlaz: | ||||
| Ravnoteža vuče i snage | Maksimalna vučna sila automobila P t max \u003d 10425N. U točki gdje se sijeku graf Pt i (Rd + Rv), t.j. Rt=Rd+Rv, maksimalna brzina u zadanim uvjetima vožnje V max GAS = 22,3m/s (u trećem stupnju prijenosa). | Maksimalna vučna sila automobila P t max \u003d 8502N Rt=Rd+Rv, najveća brzina u zadanim uvjetima vožnje, V maxFORD =23,3 m/s (u trećem stupnju prijenosa). | ||
| Izlaz: | ||||
| Dinamička putovnica | Dmax = 0,38 njena odgovarajuća brzina V=4,2/s | Dmax = 0,3 odgovarajuća brzina V=5,6/s | ||
| Izlaz: | ||||
| Ubrzanje, vrijeme i put ubrzanja | Maksimalno ubrzanje j a \u003d 0,45 m / s 2. | Maksimalno ubrzanje j a \u003d 0,27 m / s 2 | ||
| Vrijeme i put ubrzanja na putu: | 400m 1000m Do 60 km/h | t=32 sek t=46,7 sek | t=25 sek t=47,8 sek | |
| Izlaz: | ||||
| Granični kut elevacije i provjera mogućnosti kretanja prema stanju proklizavanja | Granica uspona = 27,4º | Granica uspona = 20,2º | ||
| Izlaz: | ||||
10. Kinematička shema kočioni sustav auto plin 2752.
1.2 disk prednje kočnice.
3-kružne prednje kočnice
4-glavni kočioni cilindar
5-vakumski pojačivač
Kočnica sa 6 pedala
Stražnje kočnice sa 7 krugova
8-regulator pritiska kočnica
9.10-bubanj stražnje kočnice
11. Grafikon kočenje u nuždi
Kočenje, čija je svrha što brže zaustavljanje, naziva se kočenje u nuždi.
Vrijeme usporavanja automobila sastoji se od sljedećih komponenti:
trv - vrijeme reakcije vozača - vrijeme od trenutka kada je uočena opasnost do početka kočenja. tb = 0,2-1,5 s (tb = 0,8 s);
tsp je vrijeme odziva kočionog pogona.
tsp = 0,2s (hidraulički), tsp = 1 s (pneumatski)
tn – vrijeme porasta usporavanja. Ovisi o vrsti automobila, kvalifikaciji vozača, stanju površine ceste, prometnoj situaciji, stanje kočionog sustava.
Tijekom kočenja u nuždi tn = 0,5 s;
tuz - vrijeme stalnog usporavanja - vrijeme tijekom kojeg stanje kočionog sustava ostaje praktički nepromijenjeno, a automobil je potpuno zakočen (do zaustavljanja).
tr je vrijeme otpuštanja (od početka otpuštanja papučice kočnice do pojave razmaka između tarnih obloga). tr = 0,1 - 0,5 s. Prihvaćamo tp = 0,4s.
Početna brzina kočenja V 0 \u003d 30 km / h \u003d 8,3 m / s; komplet spojke gume s cestom φ x = 0,35.
Zaustavni put vozila:
St \u003d Ssp + Snz + Suz;
St \u003d 0,004 * Ke * V 0 2 / φ x \u003d 0,004 * (30 2 / 0,35) * 1,3 \u003d 13,4 m, gdje je
Ke - komplet za učinkovitost kočioni sustav, Ke = 1,3 - 1,4.
U izračunima uzimamo Ke \u003d 1.3.
Iznos usporavanja:
j uz \u003d (φ x + i) * g / Ke / δ vr \u003d 0,35 * 10 / 1,3 / 1,68 \u003d 1,6 m / s 2, gdje je
i = 0 – nagib ceste,
g \u003d 10 m / s 2 - ubrzanje slobodnog pada;
Stalno vrijeme usporavanja:
Vrijeme usporavanja:
tt \u003d tsp + tnc + tuz \u003d 0,2 + 0,5 + 4,8 \u003d 5,5 s.
Da. automobil pri V 0 = 30 km/h i φx = 0,35 ima zaustavni put St = 13,4 m za vrijeme
Za izradu dijagrama kočenja u slučaju nužde, pronađimo pad brzine u odjeljku tuz:
Vuz \u003d Vo - 0,5 * juz * tnz \u003d 8,3 - 0,5 * 1,6 * 0,5 \u003d 7,9 m / s.
12. Proračun i konstrukcija ovisnosti kočnog i zaustavnog puta automobila o početnoj brzini kretanja pri kočenju u nuždi.
Početna brzina automobila pri kočenju V0 = 30 km/h.
Put kočenja ST - put, prohodan autom od aktiviranja kočnog pokretača do potpunog zaustavljanja vozila.
St \u003d 0,004 * (V 0 ^ 2) * Ke / φx.
Zaustavni put Dakle - put koji je prešao automobil od trenutka otkrivanja opasnosti do potpunog zaustavljanja.
Za analizu ovisnosti kočnog i zaustavnog puta o brzini vozila na početku kočenja ili o prianjanju guma na cestu, potrebno je koristiti dijagram naglog kočenja koji označava faze kočenja.
Dakle, pomoću formula za kočni i zaustavni put možemo napraviti proračune na temelju kojih potom možemo nacrtati ovisnost puta kočenja i zaustavnog puta automobila o početnoj brzini tijekom naglog kočenja.
| Tablica 6. vrijednosti za dijagram puta kočenja i zaustavljanja od početne brzine | ||||
| φx=0,35 | φx=0,6 | |||
| V0, km/h | St, m | Dakle, m | St, m | Dakle, m |
| |
13. Opći zaključak o svojstvima kočenja automobila.
Svojstva kočenja automobila su skup svojstava koja određuju maksimalno usporavanje automobila kada se kreće po raznim cestama u načinu kočenja, granične vrijednosti vanjskih sila pod čijim se djelovanjem kočni automobil sigurno drži u mjesto ili ima potrebne minimalne stabilne brzine kada se kreće nizbrdo.
Dijagram kočenja u nuždi jasno prikazuje faze kočenja, a to su: vrijeme reakcije vozača, vrijeme aktiviranja kočnice, vrijeme rampe usporavanja, vrijeme ustaljenog usporavanja i vrijeme otpuštanja kočnice.
U praksi se ove faze nastoje smanjiti poboljšanjem kočionog sustava u cjelini - tsp (vrijeme odziva kočionog pogona), tuz (vrijeme usporavanja u stabilnom stanju), tr (vrijeme kočenja). Komponente trv (vrijeme reakcije vozača) - kroz naprednu obuku, stjecanje vozačkog iskustva, tn (vrijeme porasta usporavanja) - ovisi o gore navedenim čimbenicima plus stanju površine ceste i prometnoj situaciji, koja se ne može prilagoditi.
Kočni i zaustavni put jedan su od glavnih pokazatelja kočionih svojstava automobila. One ovise o brzini početka kočenja V 0 i prianjanju kotača s cestom φ x . Kako više do-tφ x i što je manja brzina V 0 , kraći je put kočenja i zaustavljanja.
Prema grafikonu zaustavnog i kočnog puta iz koeficijenta brzine i otpora moguće je odrediti sigurnu dopuštenu brzinu i put kočenja pri vožnji na pripadajućem kolniku.
Metode i uvjeti za provjeru upravljanja kočnicama automobila tijekom ispitivanja na cesti i na klupi dani su u GOST R 51709-2001.
14. Gorivo karakteristično za ravnomjerno kretanje vozila na cesti s
ψ 1 \u003d (0,015); ψ 2 \u003d 0,5 ψ max; ψ 3 = 0,4 (ψ 1 + ψ 2)
Kao procijenjeni pokazatelji goriva i ekonomskih svojstava, kontrolna potrošnja goriva, karakteristika goriva za ravnomjerno kretanje gp \u003d f (va) na cestama s različitim uvjetima kolnika, ovisnost specifične učinkovite potrošnje goriva o stupnju potrošnje energije ge \ u003d f (U) i ovisnost specifične izvedbe vozila o brzini W y =f (va) na cestama s različitim uvjetima kolnika.
Da biste odredili potrošnju goriva u ravnomjernom kretanju, možete koristiti jednadžbu potrošnje goriva:
gdje je g p - putna potrošnja goriva, l / 100 km;
ψ 2 \u003d 0,5 ψ max \u003d 0,5 * 0,075 = 0,0375
ψ 3 = 0,4 (ψ 1 + ψ 2) = 0,4 * (0,015 + 0,375) \u003d 0,021
Slično, izračunavamo vrijednosti za preostale okretaje radilica, koeficijent otpora ceste i drugog automobila. Dobivene vrijednosti unose se u tablicu. Prema tablici gradimo graf gorivo-ekonomskih karakteristika automobila prema kojem uspoređujemo automobile.
15. Grafikon ovisnosti efektivne specifične potrošnje goriva g e o stupnju iskorištenja snage pri brzinama radilice: n 1 =0,5n i ; n 2 = n i ; n3 =nN;
Za određeni frekventni način rada motora i poznate vrijednosti utrošene snage za prevladavanje sila otpora ceste i zraka, specifična učinkovita potrošnja goriva određuje se uzimajući u obzir učinkovitost mjenjača prema formuli:
Prihvaćamo n i = 1600 o/min za oba automobila, zatim n 1 = 800.
Slično, izračunavamo vrijednosti za preostale okretaje radilice, koeficijent. otpora ceste i drugog automobila. Dobivene vrijednosti unose se u tablicu 8. Prema tablici gradimo ovisnosti specifične efektivne potrošnje goriva o stupnju snage automobila po kojem automobile uspoređujemo.
Poznato je da kako bi se osiguralo kretanje, vučna sila mora biti veća od ukupnog otpora kretanju automobila.
Horizontalna sila Pk (vlačna sila), koja nastaje kao rezultat djelovanja momenta momenta Mvr na kotač u zoni njegovog kontakta s premazom, usmjerena je u smjeru suprotnom kretanju (vidi sliku 5.1).
Sila Pk uzrokuje horizontalnu reakcijsku silu T, koja je sila trenja (adhezije) obloženog kotača u zoni njihove interakcije, dok je T=Pk.
Slika 5.1. Stanje moguće kretanje automobil
No kotač još uvijek mora svladati otpor kotrljanja. Sila otpora kotrljanja Pf određuje se iz poznatog odnosa: ,
gdje je Gk sila koja se prenosi na pogonski kotač, Gk = (0,65: 0,7) G - za kamioni i (0,5:0,55) G - za automobile, gdje je G - težina automobila; - koeficijent otpora kotrljanja.
gdje ali- udaljenost od okomite osi kotača do mjesta reakcije R od težine Gk prenesene na kotač; - radijus kotrljanja pneumatskog kotača; \u003d λ * r, gdje je r polumjer nedeformiranog kotača, λ je koeficijent smanjenja polumjera kotača ovisno o krutosti guma (λ = 0,93 - 0,96).
Utvrđeno je da praktički vrijednost ostaje konstantna do brzine V= 50 km/h i ovisi o vrsti pokrivenosti u rasponu = (0,01-0,06). Kako se brzina povećava, ona se povećava, jer kada kotač udari u neravnine, kinetička energija, izravno proporcionalna V², troši se u mnogo većoj mjeri na prevladavanje ovih prepreka.
Pri V>50 km/h, f se određuje iz ovisnosti
V-,
gdje je koeficijent otpora kotrljanja pri V do 50 km/h.
Koristeći odredbe teorijske mehanike i sl. 5.1, možete napisati: T \u003d Pk -
T \u003d Pk - T \u003d Pk - (5.4)
Očito je da je kretanje automobila moguće na T>Pk.
Najveća vrijednost sile trenja, a time i vučne sile, određena je ovisnošću Tmax = φ ∙ Gsc, gdje je φ koeficijent prianjanja; Gst je težina spojke vozila koja se prenosi na pogonski kotač.
Naravno, sila trenja (adhezije) dostiže svoju maksimalnu vrijednost (s istom težinom prianjanja koja se prenosi na kotač) pri maksimalnoj vrijednosti koeficijenta prianjanja φ.
Koeficijent trenja je promjenjiv i ovisi o mnogim čimbenicima (stanje površine ceste, način kočenja, bočne sile, tlak u gumama, uzorak gaznog sloja, brzina itd.). φ varira u širokom rasponu (φ=0,1-0,7) i stoga se samo uvjetno može smatrati parametrom koji jedinstveno karakterizira premaz.
Maksimalna moguća vrijednost φmax obloženih pogonskih kotača u tim uvjetima odgovara trenutku koji prethodi početku njihovog klizanja, a kočni kotači odgovaraju prijelazu iz kočenja trenjem kočnih pločica o bubanj na klizanje duž blokiranih kotača. s klizanjem.
Postoji koeficijent uzdužnog prianjanja φ1, koji odgovara početku klizanja ili klizanja kotača tijekom kotrljanja ili kočenja bez bočne sile Yk; a koeficijent poprečne adhezije φ2 je poprečna komponenta koeficijenta prianjanja, koja nastaje kada se kotač kotača pomakne pod kutom u odnosu na ravninu gibanja pod utjecajem bočne sile Yk, kada kotač, dok se okreće, klizi postrance.
Koeficijent poprečne adhezije φ2 koristi se za ocjenu stabilnosti vozila protiv proklizavanja pri vožnji po horizontalnim zavojima, kada na vozilo djeluje poprečna centrifugalna sila; φ2≈ (0,85-0,9) φ1.
Koeficijent prianjanja je najvažnija karakteristika transportne i operativne kvalitete autoceste. Od φ ovisi ne samo mogućnost realizacije vučne sile automobila, već i stabilnost automobila protiv proklizavanja na zavojima, mogućnost pravovremenog zaustavljanja automobila ispred prepreke ili pješaka. Nedovoljno prianjanje gume na obloženom kotaču često je glavni uzrok prometnih nesreća (RTI). Utvrđeno je da 2 puta povećanje koeficijenta trenja omogućuje smanjenje broja nesreća za 1,5 puta.
Na vrijednosti koeficijenata trenja utječu mnogi čimbenici. Utvrđeno je da na vrijednost koeficijenta trenja više utječe stanje površine ceste nego njezin tip. To je povezano
s tim da se u idealnim uvjetima na svim podlogama u gumu utiskuju tvrde izbočine mineralnih čestica te stoga kotač može proklizati uglavnom kao posljedica deformacije gume gaznoga sloja.
Kako se premazi troše, njihova hrapavost se smanjuje, a posljedično i njihovo prianjanje na kotač. Koeficijent prianjanja je najstabilniji za cementno betonske kolnike u suhom stanju s vijekom trajanja do 10-12 godina, za asfalt betonske kolnike - 5-8 godina. S trošenjem (brisanjem) premaza za 50-60%, koeficijent prianjanja se smanjuje za 30-40%. Drugim riječima, s vremenom se koeficijent trenja smanjuje.
Koeficijent prianjanja ovisi o: materijalu od kojeg je guma izrađena (najveći koeficijent prianjanja daju gume izrađene od guma visoke histereze); vrsta gaznoga sloja gume (na mokroj podlozi gume s uzorkom gaznog sloja koji ima veću hrapavost daju veći koeficijent prianjanja); stupanj istrošenosti gaznoga sloja gume (s potpunim habanjem dezena gaznoga sloja, koeficijent prianjanja se smanjuje za 35-45%, a na mokrim i prljavim površinama za još oko 20-25%).
Koeficijent trenja se smanjuje zbog prisutnosti prljavštine, prašine, produkata trošenja guma i sl. na premazu, jer ispunjavaju udubljenja površina gaznoga sloja gume, čime se smanjuje njihova hrapavost.
Istraživanja su pokazala da se koeficijent trenja smanjuje s povećanjem brzine. To je zbog činjenice da pri velikim brzinama guma nema vremena da se potpuno deformira, budući da je trajanje kontakta s premazom nedovoljno za to, pa se, posljedično, neravnine premaza utiskuju u gumu na manje dubina. Na suhim površinama smanjenje koeficijenta trenja s povećanjem brzine manje je uočljivo.
Vlaga, vlažeći kontaktno područje između gume i premaza, djeluje kao mazivo koje odvaja hrapave površine (premaze i kotače), smanjujući koeficijent prianjanja. Sa slojem vode na kolniku debljine nekoliko milimetara i velikim trošenjem gume i brzinom blizu 100 km/h može doći do akvaplaninga, kada se vodeni klin koji se formira između gume i kolnika, koji stvara hidrodinamičku silu podizanja, naglo smanjuje pritisak kotača na cestu, zbog toga može uzrokovati da prednji kotači potpuno prestanu u kontaktu s premazom, što rezultira gubitkom kontrole nad vozilom.
Ako na premazu ima prljavštine itd. φ jako varira tijekom kiše. Tijekom prvog razdoblja kiše stvara se relativno debeo film blata, koji djeluje kao mazivo koje smanjuje koeficijent prianjanja. Postupno se mazivo razrjeđuje, djelomično se ispere kišom, a koeficijent prianjanja počinje rasti, ali ne dostižući vrijednost φ na suhoj površini.
Općenito, koeficijent trenja uvelike varira tijekom godine zbog promjenjivih klimatskih uvjeta. Naravno, φ je najveća ljeti, a opada zimi. Stoga, u zimsko razdoblje provoditi razne aktivnosti koje povećavaju koeficijent prianjanja (čišćenje pločnik od snijega, leda, uklanjanje leda i skliskosti premaza posipanjem pijeskom, troskom, smjesama protiv zaleđivanja i sl.).
Sile koje djeluju na automobil
Kočenje vozila
Stabilnost vozila
Upravljanje vozilom
Prohodnost vozila
Automobil se kreće određenom brzinom kao rezultat djelovanja pogonskih sila i sila koje se opiru kretanju (slika 1.).
U sile koje ometaju kretanje automobila spadaju: sile otpora kotrljanja Rf, otpor stvoren usponom ceste Ra, otpor zraka pw, otpor inercijskih sila Rj. Za prevladavanje tih sila, automobil je opremljen izvorom energije - motorom. Okretni moment koji nastaje radom motora prenosi se preko prijenosa snage i osovinskih osovina na pogonske kotače vozila. Njihovu rotaciju sprječava sila trenja koja se pojavljuje između kotača i površine ceste.
Tijekom rotacije, pogonski kotači stvaraju obodne sile koje djeluju na cestu, pokušavajući je gurnuti natrag. Cesta pak vrši jednaku reakciju (tangencijalna reakcija) na kotače, što uzrokuje kretanje automobila.
Sila koja pokreće automobil naziva se vučna sila i označava se s Ph. Odnos između ovih veličina ili graničnog uvjeta za kretanje automobila, koji osigurava ravnotežu između vučne sile i sila otpora kretanju, može se izraziti formulom
Pk = Pf±Pa+Pw + Pj.
Ova se jednadžba zove jednadžba vučne ravnoteže i omogućuje vam da postavite kako se vučna sila raspoređuje različite vrste otpornost.
Otpor na cesti
Otpor kotrljanja gume na cesti posljedica je energetskih troškova histereznih (unutarnjih) gubitaka u gumi i kolotraga (vanjskih) gubitaka. Osim toga, dio energije se gubi zbog površinskog trenja guma na cesti, otpora u ležajevima glavčine pogonskih kotača i otpora zraka rotaciji kotača. Zbog složenosti uzimanja u obzir svih čimbenika, otpor kotrljanja kotača automobila procjenjuje se ukupnim troškovima, s obzirom na vanjsku silu otpora kotrljanja automobila. Prilikom kotrljanja elastičnog kotača po tvrdoj cesti vanjski gubici su zanemarivi. Slojevi donjeg dijela gume su ili komprimirani ili rastegnuti. Trenje se javlja između pojedinih čestica gume, stvara se toplina koja se raspršuje, a rad utrošen na deformaciju gume ne vraća se u potpunosti tijekom naknadnog obnavljanja oblika gume. Kod kotrljanja elastičnog kotača deformacije na prednjoj strani gume se povećavaju, a na stražnjoj strani smanjuju.
Kada se kruti kotač kotrlja po mekoj deformabilnoj cesti (tlo, snijeg), praktički nema gubitaka deformacije guma i energija se troši samo na deformaciju ceste. Kotač se zabija u tlo, gura ga u stranu, sabijajući pojedine čestice, stvarajući kolotečinu.
Kada se deformabilni kotač kotrlja po mekanoj cesti, energija se troši na prevladavanje unutarnjih i vanjskih gubitaka.
Kada se elastični kotač kotrlja po mekanoj cesti, njegova deformacija je manja nego kod kotrljanja po tvrdoj cesti, a deformacija tla je manja nego kada se tvrdi kotač kotrlja po istom tlu.
Veličina sile otpora kotrljanja može se odrediti iz formule
Pf = Gf cos a,
Pf je sila otpora kotrljanja;
G - težina vozila;
a - kut koji karakterizira strminu uspona ili spuštanja;
f je koeficijent otpora kotrljanja, koji uzima u obzir djelovanje sila deformacije guma i kolnika, kao i trenje između njih u različitim uvjetima na cesti.
Vrijednost koeficijenta otpora kotrljanja kreće se od 0,012 (asfalt betonski kolnik) do 0,3 (suhi pijesak).
Riža. 1. Sile koje djeluju na automobil u pokretu
Otpor podizanja. Autoceste se sastoje od naizmjeničnih uspona i silazaka i vrlo rijetko imaju horizontalne dionice velike duljine. Strmina uspona karakterizira vrijednost kuta a (u stupnjevima) ili vrijednost nagiba ceste t, što je omjer viška H i polaganja B (vidi sliku 1):
i=H/B = tg a.
Težina automobila G koji se kreće uzbrdo može se razložiti na dvije komponente sile: G sina, usmjerenu paralelno s cestom, i Gcosa, okomitu na cestu. Sila G sin a naziva se sila otpora dizanja i označava se kao Ra.
Na autocestama ah s tvrdom površinom, kutovi elevacije su mali i ne prelaze 4 - 5 °. Za tako male kutove, može se pretpostaviti
i \u003d tg a ~ sin a, zatim Ra - G sin a \u003d Gi.
Pri kretanju nizbrdo, sila Ra ima suprotan smjer i djeluje kao pokretačka sila. Kut a i nagib i smatraju se pozitivnim pri usponu, a negativnim pri silasku.
Moderne autoceste nemaju dobro definirane dionice sa stalnim nagibom; njihov uzdužni profil ima glatke obrise. Na takvim cestama nagib i sila P se kontinuirano mijenjaju kako se vozilo kreće.
Otpornost na hrapavost. Niti jedna cesta nije potpuno ravna. I novi cementno-betonski i asfalt-betonski kolnici imaju neravnine visine do 1 cm. Pod utjecajem dinamičkih opterećenja nepravilnosti se naglo povećavaju, smanjujući brzinu vozila, skraćujući njegov vijek trajanja i povećavajući potrošnju goriva. Neravnine stvaraju dodatni otpor kretanju.
Kada kotač udari u dugačku šupljinu, udari se o njeno dno i izbacuje se prema gore. Nakon jakog udara, kotač se može odvojiti od premaza i ponovno udariti (već s manje visine), stvarajući prigušene oscilacije. Vožnja preko kratkih korita i grebena povezana je s dodatnom deformacijom gume pod djelovanjem sile koja nastaje kada hrapavost udari u greben. Dakle, kretanje automobila po hrapavosti ceste popraćeno je kontinuiranim udarima kotača i vibracijama osovina i karoserije. Kao rezultat toga, dolazi do dodatnog rasipanja energije u gumama i dijelovima ovjesa, ponekad dostižući značajne vrijednosti.
Dodatni otpor uzrokovan neravninama ceste uzima se u obzir konvencionalnim povećanjem koeficijenta otpora kotrljanja.
Vrijednosti koeficijenta otpora kotrljanja f i nagiba i zajedno karakteriziraju kvalitetu ceste. Stoga često govore o sila otpora na cesti P, jednako zbroju sila Pf i Ra:
P \u003d Pf -f Ra \u003d G (f cos a -f sin a) ~ G (f + i).
Izraz u zagradama se zove koeficijent otpora na cesti a označava se slovom F. Zatim sila otpora ceste
P \u003d G (f cos a -f sin a) \u003d G f.
Windage. Kada se automobil kreće, zračna okolina također na njega čini otpor. Troškovi snage za svladavanje otpora zraka su zbroj sljedećih veličina:
Frontalni otpor koji je rezultat razlike tlaka ispred i iza automobila u pokretu (oko 55 - 60% ukupnog otpora zraka);
Otpor koji stvaraju izbočeni dijelovi: stepenice, branici, registarske pločice (12 - 18%);
Otpor koji nastaje prolaskom zraka kroz radijator i motorni prostor (10-15%);
Trenje vanjskih površina o obližnjim slojevima zraka (8 - 10%);
Otpor uzrokovan razlikom tlaka između gornjeg i donjeg dijela automobila (5 - 8%).
Kako brzina raste, raste i otpor zraka.
Prikolice uzrokuju povećanje sile otpora zraka zbog značajne turbulencije strujanja zraka između traktora i prikolice, kao i zbog povećanja vanjske tarne površine. U prosjeku se može pretpostaviti da korištenje svake prikolice povećava ovaj otpor za 25% u usporedbi s jednim vozilom.
sila inercije
Osim sila otpora ceste i zraka, na kretanje automobila utječu inercijske sile P). Svaka promjena brzine kretanja popraćena je svladavanjem sile inercije, a njezina veličina je veća, što je tapeciraniji m, aeea automobila:
Vrijeme ravnomjernog kretanja automobila obično je malo u usporedbi s ukupnim vremenom njegovog rada. Tako se, primjerice, pri radu u gradovima automobili kreću ravnomjerno 15 - 25% vremena. Od 30% do 45% vremena potrebno je ubrzano kretanje automobila i 30 - 40% - kretanje i kočenje. Prilikom polaska i povećanja brzine, automobil se kreće ubrzano - brzina mu je neravnomjerna. Kako brži auto povećava brzinu, veće je ubrzanje automobila. Ubrzanje pokazuje kako se brzina automobila povećava svake sekunde. U praksi, ubrzanje automobila doseže 1 - 2 m/s2. To znači da će se za svaku sekundu brzina povećavati za 1 - 2 m / s.
Sila inercije mijenja se tijekom kretanja automobila u skladu s promjenom ubrzanja. Za prevladavanje sile inercije troši se dio vučne sile. Međutim, u slučajevima kada se vozilo kreće nakon predubrzanja ili tijekom kočenja, inercijska sila djeluje u smjeru vozila, igrajući ulogu pokretačka snaga. Uzimajući to u obzir, neke teške dionice ceste mogu se savladati preliminarnim ubrzanjem automobila.
Veličina sile otpora ubrzanju ovisi o ubrzanju kretanja. Što brže automobil ubrzava, ta sila postaje veća. Vrijednost mu se mijenja čak i pri startu. Ako automobil krene glatko, ta sila je gotovo odsutna, a s oštrim startom može čak i premašiti vučnu silu. To će ili zaustaviti automobil ili uzrokovati proklizavanje kotača (ako je koeficijent trenja nedovoljan).
Tijekom rada automobila, uvjeti vožnje se stalno mijenjaju: vrsta i stanje premaza, veličina i smjer nagiba, jačina i smjer vjetra. To rezultira promjenom brzine vozila. Čak iu najpovoljnijim uvjetima (promet na poboljšanim autocestama izvan gradova i naselja) brzina vozila i vučna snaga rijetko ostaju isti kroz dulje vrijeme. Pri prosječnoj brzini kretanja (definiranoj kao omjer prijeđenog puta i vremena provedenog na prolasku ovog puta, uzimajući u obzir vrijeme zaustavljanja na putu), osim sila otpora, utjecaj vrlo veliki broj faktora utječe. To uključuje: širinu kolnika, intenzitet prometa, osvijetljenost kolnika, meteorološke uvjete (magla, kiša), prisutnost opasnih zona (željeznički prijelazi, gužve pješaka), stanje vozila itd.
U teškim uvjetima na cesti može se dogoditi da zbroj svih sila otpora premaši vučnu silu, tada će se automobil kretati sporo i može se zaustaviti ako vozač ne poduzme potrebne mjere.
Prianjanje automobila na cesti
Da bi se pomaknuo automobil koji miruje, samo vuča nije dovoljna. Također vam je potrebno trenje između kotača i ceste. Drugim riječima, automobil se može kretati samo ako su pogonski kotači u kontaktu s površinom ceste. Zauzvrat, sila prianjanja ovisi o težini spojke vozila Gv, odnosno o vertikalnom opterećenju pogonskih kotača. Što je vertikalno opterećenje veće, to je veća sila prianjanja:
Psc = FGk,
gdje je Psc sila prianjanja kotača s cestom, kgf; F - koeficijent prianjanja; GK - težina spojke, kgf. Stanje vožnje bez proklizavanja kotača
Rk< Рсц,
tj. ako je vučna sila manja od sile prianjanja, tada se pogonski kotač kotrlja bez klizanja. Ako se, pak, na pogonske kotače primijeni vučna sila veća od sile prianjanja, tada se automobil može kretati samo s proklizavanjem pogonskih kotača.
Koeficijent prianjanja ovisi o vrsti i stanju kolnika. Na asfaltiranim cestama vrijednost koeficijenta prianjanja uglavnom je posljedica trenja klizanja između gume i ceste te interakcije čestica gaznoga sloja i hrapavosti kolnika. Kada se tvrdi premaz navlaži, koeficijent prianjanja se vrlo primjetno smanjuje, što se objašnjava stvaranjem filma od sloja čestica tla i vode. Film odvaja trljajuće površine, slabeći interakciju između gume i premaza i smanjujući koeficijent prianjanja. Kada guma klizi uz cestu u zoni kontakta, moguće je stvaranje elementarnih hidrodinamičkih klinova, zbog čega se elementi gume uzdižu iznad mikroizbočina premaza. Izravni kontakt gume i ceste na tim mjestima zamjenjuje se trenjem tekućine, pri čemu je koeficijent trenja minimalan.
Na deformabilnim cestama koeficijent trenja ovisi o otporu tla na smicanje i količini unutarnjeg trenja u tlu. Izbočine gaznog sloja pogonskog kotača, uranjajući u tlo, deformiraju ga i zbijaju, što uzrokuje povećanje otpora na smicanje. Međutim, nakon određene granice počinje uništavanje tla, a koeficijent prianjanja se smanjuje.
Dezen gaznoga sloja gume također utječe na koeficijent trenja. Gume za putničke automobile imaju fini uzorak gaznoga sloja koji osigurava dobro prianjanje na tvrdim podlogama. Kamionske gume imaju veliki uzorak gaznoga sloja sa širokim i visokim ušicama. Tijekom kretanja, ušice se urezuju u tlo, poboljšavajući prohodnost vozila. Abrazija izbočina tijekom rada pogoršava prianjanje gume s cestom.
Kako se tlak u gumama povećava, koeficijent trenja prvo raste, a zatim opada. Maksimalna vrijednost koeficijenta trenja približno odgovara tlaku preporučenom za ovu gumu.
Kada guma potpuno proklizava na cesti (proklizavanje pogonskih kotača ili proklizavanje kočnih kotača), vrijednost f može biti 10 - 25% manja od maksimalne. Koeficijent poprečne adhezije ovisi o istim čimbenicima, a obično se uzima jednakim 0,7F. Prosječne vrijednosti koeficijenta prianjanja uvelike variraju od 0,1 (ledeni kolnik) do 0,8 (suhi asfalt i cementno betonski kolnik).
Prianjanje gume je od iznimne važnosti za sigurnost vožnje, jer ograničava mogućnost snažnog kočenja i stabilnog kretanja automobila bez poprečnog klizanja.
Nedovoljna vrijednost koeficijenta trenja uzrok je u prosjeku 16%, au nepovoljnim razdobljima godine i do 70% cestovnih prometnih nesreća od njihovog ukupnog broja. Međunarodna komisija za borbu protiv skliskosti cesta utvrdila je da vrijednost koeficijenta trenja za uvjete sigurnosti prometa ne smije biti manja od 0,4.
KOČENJE VOZILA
Pouzdan i učinkovite kočnice omogućuju vozaču da samouvjereno vozi automobil velikom brzinom i istovremeno osigurava potrebnu sigurnost u prometu.
U procesu kočenja kinetička energija automobila pretvara se u rad trenja između tarnih obloga pločica i bubnjeva kočnica, kao i između guma i ceste (slika 2).
Veličina kočnog momenta koji razvija kočni mehanizam ovisi o njegovoj izvedbi i tlaku u pogonu. Za najčešće tipove kočnih pokretača, hidraulične i pneumatske, sila pritiska na pločicu izravno je proporcionalna pritisku koji se razvija u aktuatoru tijekom kočenja.
kočnice moderni automobili može razviti moment koji je mnogo veći od momenta sile prianjanja gume s cestom. Stoga se vrlo često u praksi opaža proklizavanje kada se tijekom jakog kočenja kotači automobila blokiraju i klize po cesti bez rotacije. Prije blokiranja kotača između kočnih obloga i bubnjeva djeluje sila trenja klizanja, a u zoni kontakta gume s cestom djeluje statička sila trenja. Nakon blokiranja, naprotiv, između trljajućih površina kočnice djeluje statička sila trenja, a sila trenja klizanja djeluje u zoni kontakta gume s cestom. Kada se kotač blokira, potrošnja energije za trenje u kočnici i za kotrljanje se zaustavlja i gotovo sva toplina koja je ekvivalentna apsorbiranoj kinetičkoj energiji automobila oslobađa se na mjestu kontakta gume s cestom. Povećanje temperature gume dovodi do omekšavanja gume i smanjenja koeficijenta prianjanja. Stoga se najveća učinkovitost kočenja postiže kada se kotač kotrlja na granici blokiranja.
Uz istodobno kočenje motorom i kočnicama, postizanje sile prianjanja na pogonskim kotačima dolazi s manjom silom na papučicu nego kod kočenja samo kočnicama. Dugotrajno kočenje (na primjer, tijekom vožnje dugi spustovi) kao rezultat zagrijavanja kočionih bubnjeva, naglo smanjuje koeficijent trenja tarnih obloga, a time i kočni moment. Dakle, nerazdvojeno motorno kočenje, kao dodatna metoda smanjenja brzine, može povećati vijek trajanja kočnica. Osim toga, pri kočenju s isključenim motorom, bočna stabilnost automobil.
Riža. 2. Sile koje djeluju na kotač automobila tijekom kočenja
Razlikovati kočenje u nuždi i radno kočenje.
Službeno nazvano kočenje radi zaustavljanja automobila ili smanjenja brzine kretanja na mjestu koje je prethodno odredio vozač. U tom se slučaju smanjenje brzine odvija glatko, češće kombiniranim kočenjem.
hitan slučaj zvano kočenje, koje se izvodi kako bi se spriječio nalet na neočekivano uočenu ili uočenu prepreku (predmet, automobil, pješak i sl.). Ovo kočenje može se okarakterizirati zaustavnim putem i kočnim putem vozila.
Pod, ispod zaustavni put razumjeti udaljenost mimo auta od trenutka kada vozač otkrije opasnost do trenutka kada se automobil zaustavi.
način kočenja naziva se dio zaustavnog puta koji će automobil prijeći od trenutka kada kotači počnu kočiti do potpunog zaustavljanja automobila.
Ukupno vrijeme t0 potrebno za zaustavljanje automobila od trenutka kada se pojavi prepreka (“vrijeme zaustavljanja”) može se predstaviti kao zbroj nekoliko komponenti:
t0 = tr + tpr + tu + tT,
gdje je tr vrijeme reakcije vozača, s;
tpr - vrijeme između početka pritiska na papučicu kočnice i početka kočnice, s;
tu - vrijeme za povećanje usporavanja, s;
tT - puno vrijeme kočenja, s.
Iznos tnp+tyčesto se naziva vrijeme aktiviranja kočnog aktuatora.
Automobil tijekom svakog od sastavnih vremenskih intervala prolazi određeni put, a njihov zbroj je zaustavni put (slika 3):
S0 = S1 + S2 + S3, m,
gdje su S1, S2, S3, redom, putovi koje je automobil prešao za vrijeme tp, tpr + ty, tt.
Tijekom vremena tp, vozač shvaća potrebu za kočenjem i pomiče nogu s papučice goriva na papučicu kočnice. Vrijeme tr ovisi o kvalifikaciji vozača, njegovoj dobi, umoru i drugim subjektivnim čimbenicima. Kreće se od 0,2 do 1,5 s ili više. U proračunima se obično uzima tr = 0,8 s.
Vrijeme tnp je potrebno za odabir praznina i pomicanje svih dijelova pogona (pedale, klipovi kočionih cilindara ili dijafragme kočionih komora, kočne papučice). Ovo vrijeme ovisi o izvedbi kočionog pogona i njegovom tehničkom stanju.
Riža. 3. Put kočenja i sigurnosni razmak vozila
U prosjeku za dobro hidraulički pogon možete uzeti tp = 0,2 s, a za pneumatske - 0,6 s. Za cestovne vlakove s pneumatskim kočnicama, vrijeme tp može doseći 2 s. Segment tu karakterizira vrijeme postupnog povećanja usporavanja od nule (početak kočnica) do maksimalne vrijednosti. Ovo vrijeme je u prosjeku 0,5 s.
Za vrijeme tp + tpp automobil se giba jednoliko početnom brzinom Va. Za vrijeme t brzina lagano opada. Tijekom vremena t usporavanje ostaje približno konstantno. U trenutku kada se automobil zaustavi, usporavanje se gotovo trenutno smanjuje na nulu.
Zaustavni put automobila bez uzimanja u obzir sile otpora ceste može se odrediti formulom
S = (t*V0/3,6) + ke(Va2/254Fh)
gdje je S0 - zaustavni put, m;
VA - brzina vozila u početnom trenutku kočenja, km/h;
ke je koeficijent učinkovitosti kočenja, koji pokazuje koliko je puta stvarno usporenje automobila manje od teoretskog maksimuma mogućeg na danoj cesti. Za automobili ke~1.2, za kamione i autobuse ke~1.3 - 1.4;
Fh - koeficijent prianjanja guma na cestu,
t=tr + tpr + 0,5ty.
Izraz ke = V2 / (254 ux) - predstavlja put kočenja čija je vrijednost, kao što se vidi iz formule, proporcionalna kvadratu brzine kojom se automobil kretao prije kočenja. Stoga, ako se brzina udvostruči, na primjer, s 20 na 40 km / h, put kočenja će se povećati za 4 puta.
Standardi učinkovitosti za rad nožne kočnice automobila u radnim uvjetima dani su u tablici. 1 (početna brzina kočenja 30 km/h).
Pri kočenju na snježnim i skliskim cestama sile kočenja svih kotača automobila gotovo istovremeno postižu vrijednost vučne sile. Stoga, na Fx<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех автомобилей.
Uz svu složenost vožnje automobila, vozačev se rad u konačnici svodi na reguliranje tri parametra: brzine kretanja, napora potrebnog za kretanje i smjera. A složenost upravljanja proizlazi iz različitih uvjeta u kojima se kretanje događa, te mnogih kombinacija brzine, napora i smjera. U svakoj od ovih opcija, ponašanje automobila ima svoje karakteristike i poštuje određene zakone mehanike, čiji se skup naziva teorijom automobila. Također uzima u obzir prisutnost medija za kretanje, odnosno površine po kojoj se kotači kotrljaju, i zračnog okruženja.
Dakle, ova teorija pokriva dvije od tri karike sustava "vozač - automobil - cesta" koji nas zanima. Ali kretanje automobila nastaje (i zakoni kretanja stupaju na snagu) tek nakon jednog ili drugog, ispravnog ili krivog postupka vozača. Nažalost, ponekad zanemarimo utjecaj ove akcije na ponašanje automobila. Dakle, ne uzimamo uvijek u obzir, pri proučavanju ubrzanja, da njegov intenzitet ovisi, osim o karakteristikama automobila i ceste, i o tome u kojoj mjeri ih vozač uzima u obzir, na primjer, koliko sekundi troši na mijenjanje brzina. Takvih je primjera mnogo.
Zadatak naših razgovora je pomoći vozaču da pravilno razumije i uzme u obzir zakone ponašanja automobila. Tako je moguće na znanstvenoj osnovi osigurati maksimalno korištenje kvaliteta automobila, ugrađenih u njegove tehničke karakteristike, i sigurnost u prometu uz najniže troškove energije – mehaničke (auto), fizičke i psihičke (vozač) .
Zakoni ponašanja automobila obično su grupirani oko sljedećih kvaliteta:
dinamičnost kretanja, odnosno svojstva brzine;
prohodnost, odnosno sposobnost prevladavanja (ili zaobilaženja) prepreka;
stabilnost i upravljivost, odnosno sposobnost poslušnog praćenja kursa koji je odredio vozač;
uglađen rad, odnosno osiguravanje povoljnih karakteristika vibracija putnika i tereta u karoseriji (ne brkati se s glatkim radom motora i automatskog mjenjača!);
učinkovitost, odnosno sposobnost obavljanja korisnih transportnih radova uz minimalnu potrošnju goriva i drugih materijala.
Zakoni ponašanja automobila vezani za različite skupine u velikoj su mjeri međusobno povezani. Ako, primjerice, određeni automobil nema dobre pokazatelje glatkog rada i stabilnosti, tada je vozaču teško, au drugim uvjetima nemoguće je održati željenu brzinu, čak i uz visoke dinamičke performanse automobila. Čak i naizgled manji čimbenici kao što su akustični podaci opet utječu na dinamiku: mnogi će vozači preferirati tromo ubrzanje nego intenzivno ubrzanje, ako je potonje u ovom modelu popraćeno jakom bukom motora i mjenjača.
Postoje poveznice između elemenata sustava "vozač - automobil - cesta". Između ceste i vozača - to je informacija koju percipira njegov vid i sluh. ”Između vozača i automobila - kontrole koje djeluju na njegove mehanizme, i povratna informacija koju percipiraju mišići, vozačevi organi za ravnotežu i, opet, vid (instrumenata) i sluha. Između automobila i ceste (okolina) - dodirna površina guma s cestom (kao i površina karoserije i drugih dijelova automobila u dodiru sa zrakom).
Odnos elemenata sustava "vozač - automobil - cesta".
Ograničimo malo raspon pitanja koje razmatramo: pretpostavit ćemo da vozač prima dovoljno i točne informacije, ništa ga ne sprječava da ih brzo i točno obradi i donese ispravne odluke. Zatim svaki zakon ponašanja automobila podliježe razmatranju prema shemi: automobil se kreće u takvim i takvim uvjetima - na mjestima gdje gume dolaze u dodir s cestom i površinom automobila sa zrakom, takve i takve pojave nastaju - vozač djeluje kako bi održao ili promijenio ovaj karakter kretanja, - vozačeve radnje se prenose preko komandi na mehanizme automobila, a s njih na kotače - nove pojave nastaju na dodirnim točkama - priroda kretanje automobila je sačuvano ili promijenjeno.
Čini se da je sve to automobilistima dobro poznato, ali ne uvijek i ne svi na isti način tumače određene pojmove. A znanost zahtijeva preciznost, strogost. Stoga je potrebno, prije proučavanja ponašanja automobila u različitim situacijama, nešto podsjetiti i dogovoriti. Tako ćemo razgovarati o tome što vozač ima na raspolaganju prilikom polaska.
Prije svega - o masi automobila. Zanimat će nas samo dva njegova takozvana stanja težine – „ukupna masa“ i stanje koje ćemo uvjetno nazvati trčanje. Masa se naziva punom kada je automobil s vozačem, putnicima (prema broju sjedala u karoseriji) i teretom, a potpuno je napunjen gorivom, mazivima i drugim tekućinama, opremljen rezervnim kotačem i alatom. Pretpostavlja se da je masa putnika 76 kg, prtljaga - 10 kg po osobi. U stanju vožnje "na brodu" postoji vozač, ali nema putnika ni tereta: to jest, automobil se može kretati, ali nije opterećen. Nećemo govoriti o „vlastitoj“ (bez vozača i tereta) i još više o „suhoj“ masi (osim bez goriva, maziva itd.), budući da se u tim stanjima automobil ne može kretati.
Velik utjecaj na ponašanje automobila ima raspodjela njegove mase preko kotača, odnosno njegovog tzv. osovinskog opterećenja, te opterećenja na svaki kotač i gumu. U modernim osobnim automobilima u voznom stanju, prednji kotači čine 45-60% mase, stražnji - 55-40%. Prvi brojevi se odnose na vozila sa stražnjim motorom, drugi na vozila s prednjim motorom. S punim opterećenjem, omjer se mijenja na približno suprotan (kod Zaporozhetsa, međutim, malo). Kod kamiona je masa u voznom stanju raspoređena između kotača gotovo jednako, dok je ukupna masa u omjeru oko 1:2, odnosno stražnji kotači su dvostruko više opterećeni od prednjih. Stoga su na njima ugrađene dvostruke kosine.
Noseći izvor energije, kao i bez vozača, naš "Moskvič" ili ZIL se nije mogao pomaknuti. Samo na spustovima ili nakon ubrzanja automobil može prijeći određenu udaljenost bez pomoći motora, trošeći akumuliranu energiju. Većina vozila koristi motor s unutarnjim izgaranjem (ICE) kao izvor energije. S obzirom na teoriju automobila, vozač treba relativno malo znati o njemu, naime, što daje za kretanje. To ćemo saznati s obzirom na karakteristike brzine. Osim toga, potrebno je zamisliti koliko motor troši goriva, odnosno znati njegove ekonomske, odnosno gorive, karakteristike.
Vanjska karakteristika brzine(VSH) motora pokazuje promjenu snage (Ne - u KS i kW) i momenta (momenta) momenta (Me - u kGm) razvijenih pri različitim brzinama osovine i pri punom otvaranju gasa. Na dnu grafikona je ekonomska karakteristika: ovisnost specifične potrošnje goriva (g - u G / hp-sat) o broju okretaja u minuti.
Karakteristike brzine su grafikoni promjena snage i momenta (momenta) koje razvija motor, ovisno o broju okretaja njegove osovine (brzine rotacije) pri punom ili djelomičnom gasu (ovdje govorimo o motoru s rasplinjačem). Podsjetimo, trenutak karakterizira napor koji motor može "pružiti" automobilu i vozaču da svladaju određene otpore, a snaga je omjer napora (rada) i vremena. Najvažnija karakteristika brzine, uzeta, kako kažu, "punim gasom". Zove se vanjski. U njemu su bitne najviše točke krivulja, koje odgovaraju najvećoj snazi i zakretnom momentu, koji se obično bilježe u tehničkim karakteristikama automobila i motora. Na primjer, za motor VAZ-2101 Zhiguli - 62 litre. iz. (47 kW) pri 5600 o/min i 8,9 kGm pri 3400 o/min.
Karakteristika djelomične brzine motora pokazuje promjenu snage razvijene pri različitim otvorima prigušne zaklopke karburatora.
Kao što vidite, broj okretaja s najvećim brojem "kGm" mnogo je manji od broja okretaja koji odgovara maksimalnom "hp". iz". To znači da ako je ventil za gas rasplinjača potpuno otvoren, tada će moment pri relativno maloj snazi motora i brzini vozila biti najveći, a sa smanjenjem ili povećanjem broja okretaja, okretni moment će se smanjiti. Što je važno na ovoj poziciji za vozača? Važno je da se i vučna sila na kotačima automobila mijenja proporcionalno trenutku. Kada vozite s nepopunjenim gasom (vidi grafikon), uvijek možete povećati snagu i okretni moment jačim pritiskom na papučicu gasa.
Ovdje je, gledajući unaprijed, prikladno naglasiti da snaga koja se prenosi na pogonske kotače ne može biti veća od one primljene od motora, bez obzira na to koji se uređaji koriste u prijenosnom sustavu. Druga stvar je okretni moment koji se može mijenjati uvođenjem parova zupčanika s odgovarajućim prijenosnim omjerima u prijenos.
Ekonomske karakteristike motora pri raznim otvorima leptira za gas.
Ekonomska karakteristika motora odražava specifičnu potrošnju goriva, odnosno njegovu potrošnju u gramima po konjskoj snazi (ili jednom kilovatu) na sat. Ova karakteristika, kao i karakteristika brzine, može se izraditi za rad motora pri punom ili djelomičnom opterećenju. Osobitost motora je takva da se sa smanjenjem otvaranja leptira za gas mora potrošiti više goriva za dobivanje svake jedinice snage.
Opis karakteristika motora ovdje je donekle pojednostavljen, ali je dovoljan za praktičnu procjenu dinamičkih i ekonomskih performansi automobila.
Gubici u radu prijenosnih mehanizama. Ovdje su Ne i Me snaga i okretni moment motora, NK i Mk snaga i zakretni moment dovedeni na pogonske kotače.
Ne koristi se sva energija primljena iz motora izravno za pogon automobila. Tu je i "režija" - za rad prijenosnih mehanizama. Što je ta potrošnja manja, veći je koeficijent učinka (COP) prijenosa, označen grčkim slovom η (ovo). Učinkovitost je omjer snage prenesene na pogonske kotače i snage motora izmjerene na njegovom zamašnjaku i zapisane u tehničkoj specifikaciji ovog modela.
Mehanizmi ne samo da prenose energiju iz motora, već je i sami djelomično troše - za trenje (proklizavanje) diskova kvačila, trenje zubaca zupčanika, kao i u ležajevima i kardanskim zglobovima te za miješanje ulja (u kućištima mjenjača, pogonskoj osovini ). Od trenja i miješanja ulja mehanička energija se pretvara u toplinu i raspršuje. Ovaj "nadzemni" nije konstantan - povećava se kada je u rad uključen dodatni par zupčanika, kada univerzalni zglobovi rade pod velikim kutom, kada je ulje vrlo viskozno (na hladnom vremenu), kada diferencijalni zupčanici aktivno rade na zavoju (kada se vozi u ravnoj liniji, njihov rad mali).
Učinkovitost prijenosa je približno:
- za automobile 0,91-0,97,
za kamione - 0,85 0,89.
U zavojima se ove vrijednosti pogoršavaju, odnosno smanjuju se za 1-2%. pri vožnji po vrlo gruboj cesti (kardanski rad) - za još 1-2%. po hladnom vremenu - za još 1-2%, pri vožnji u nižim brzinama - za oko 2%. Dakle, ako se svi ovi uvjeti vožnje događaju istovremeno, "režijski troškovi" se gotovo udvostručuju, a vrijednost učinkovitosti može pasti na 0,83-0,88 za osobni automobil i na 0,77-0,84 za kamion.
Shema glavnih dimenzija kotača i gume.
Popis onoga što se vozaču daje za obavljanje određenog transportnog posla upotpunjuju kotači. Sve kvalitete automobila ovise o karakteristikama kotača: dinamičnost, ekonomičnost, glatkoća, stabilnost, sigurnost u prometu. Govoreći o kotaču, prije svega mislimo na njegov glavni element - gumu.
Glavno opterećenje od mase automobila preuzima zrak u komori za gume. Mora postojati određeni, uvijek isti broj kilograma tereta po jedinici količine zraka. Drugim riječima, omjer opterećenja kotača i količine komprimiranog zraka u komori gume mora biti konstantan. Na temelju ovog položaja i uzimajući u obzir krutost gume, učinak centrifugalne sile tijekom rotacije kotača itd., pronađen je približan odnos između dimenzija gume, unutarnjeg tlaka p u njoj i dopuštenog opterećenja. na gumi G k -
gdje je W koeficijent specifične nosivosti gume.
Za radijalne gume koeficijent W je - 4,25; za veće kamione - 4. Za gume s metričkim oznakama vrijednost W je 0,00775; 0,007; 0,0065 i 0,006. Veličine guma unose se u jednadžbu kako su fiksirane u GOST-ovima za gume - u inčima ili milimetrima.
Valja napomenuti da je veličina promjera oboda uključena u našu jednadžbu u prvom stupnju, a veličina (promjer) profilnog presjeka je u trećem, odnosno u kocki. Otuda zaključak: presjek profila, a ne promjer naplatka, odlučujući je za nosivost gume. Sljedeće opažanje također može poslužiti kao potvrda: vrijednosti dopuštenog opterećenja na gumi zabilježene u GOST-u gotovo su proporcionalne kvadratu veličine presjeka.
Od dimenzija gume posebno će nas zanimati polumjer r do kotrljanja kotača, te tzv. dinamički, odnosno mjeren kada se automobil kreće, kada se taj polumjer povećava, u odnosu na statički polumjer kotača. kotača s gumom, od njezina zagrijavanja i od djelovanja centrifugalne sile. Za daljnje izračune, r se može uzeti jednakim polovici promjera gume danog u GOST-u.
Rezimirati. Vozaču se daje: automobil određene mase, koja je raspoređena na prednje i stražnje kotače; motor s poznatom karakteristikom snage, okretnog momenta i broja okretaja; prijenos s poznatom učinkovitošću i prijenosnim omjerima; konačno, kotači s gumama određenih dimenzija, nosivosti i unutarnjeg tlaka.
Zadatak vozača je iskoristiti sve to bogatstvo na najkorisniji način: brže, sigurnije, uz najnižu cijenu, uz najveću pogodnost za putnike i sigurnost tereta, doći do cilja putovanja.
Ujednačeno kretanje
Malo je vjerojatno da će vozač u hodu izvoditi izračune prikupljene iz ovih jednostavnih formula. Neće biti dovoljno vremena za izračune, ali će samo skrenuti pozornost s vožnje stroja. Ne, on će djelovati na temelju svog iskustva i znanja. No, ipak je bolje ako im se doda barem opće razumijevanje fizikalnih zakona koji upravljaju procesima automobila.
Sile koje djeluju na kotač:
G k - vertikalno opterećenje;
M k - moment primijenjen na kotač;
P k - vučna sila;
R in - vertikalna reakcija;
R g - horizontalna reakcija.
Uzmimo naizgled najjednostavniji proces - ujednačeno kretanje ravnom i ravnom cestom. Ovdje na pogonski kotač djeluju: zakretni moment M k , koji se prenosi s motora i stvara vučnu silu P k ; jednaka posljednjoj horizontalnoj reakciji R k koja djeluje u suprotnom smjeru, odnosno uzduž automobila; sila gravitacije (mase) koja odgovara opterećenju G k na kotač, a njoj jednaka vertikalna reakcija R c.
Vučna sila P k može se izračunati dijeljenjem momenta primijenjenog na pogonske kotače s njihovim polumjerom kotrljanja. Podsjetimo da se okretni moment koji dolazi od motora do kotača kutije i glavnog zupčanika povećava nekoliko puta u skladu s njihovim prijenosnim omjerima. A budući da su gubici neizbježni u prijenosu, veličina ovog povećanog momenta mora se pomnožiti s učinkovitošću prijenosa.
Vrijednosti koeficijenta trenja (φ) Za asfaltni kolnik u različitim uvjetima.
U svakom pojedinom trenutku točke najbliže cesti u zoni dodira kotača s cestom su u odnosu na nju nepomične. Ako bi se pomaknuli u odnosu na površinu ceste, tada bi kotač proklizao, ali se automobil ne bi pomaknuo. Kako bi točke dodira kotača s cestom bile mirne (podsjetimo - u svakom trenutku!), potrebno je dobro prianjanje gume na podlogu, procijenjeno koeficijentom prianjanja φ ("phi"). Na mokroj cesti, s povećanjem brzine, prianjanje se naglo smanjuje, jer guma nema vremena istisnuti vodu koja je u području kontakta s cestom, a preostali film vlage ga čini lakše kliziti gumu.
No vratimo se na vučnu silu R k . Predstavlja udar pogonskih kotača o cestu, na koji cesta reagira jednakom i suprotnom silom reakcije R r . Snaga kontakta (tj. prianjanja) kotača s cestom, a time i veličina reakcije R r , proporcionalna je (školski tečaj fizike) sili G k (a to je dio mase auto po kotaču) pritiskanje kotača na cestu. I tada će najveća moguća vrijednost R r biti jednaka umnošku φ i dijela mase automobila koji pada na pogonski kotač (odnosno G k). φ - koeficijent prianjanja, upoznavanje s kojim se dogodilo upravo sada.
A sada možemo izvući jednostavan zaključak: ako je vučna sila R k manja od reakcije R r ili, u ekstremnim slučajevima, jednaka njoj, tada kotač neće kliziti. Ako je ova sila veća od reakcije, doći će do klizanja.
Na prvi pogled čini se da su koeficijent prianjanja i koeficijent trenja ekvivalentni pojmovi. Za asfaltirane ceste ovaj zaključak je sasvim blizak stvarnosti. Na mekom tlu (glina, pijesak, snijeg) slika je drugačija, a do klizanja ne dolazi zbog nedostatka trenja, već zbog uništavanja sloja tla od strane kotača koji je s njim u kontaktu.
Vratimo se, međutim, na čvrsto tlo. Kada se kotač kotrlja po cesti, doživljava otpor kretanju. Za što?
Problem je što je guma deformirana. Prilikom kotrljanja kotača, stisnuti elementi gume cijelo se vrijeme približavaju točki dodira, a istegnuti se odmiču. Međusobno kretanje gumenih čestica uzrokuje trenje među njima. Deformacija tlane gume također zahtijeva energiju.
Praksa pokazuje da bi otpor kotrljanja trebao rasti sa smanjenjem tlaka u gumama (njena deformacija se povećava), s povećanjem obodne brzine gume (centrifugalne sile je rastežu), kao i na neravnoj ili gruboj površini ceste iu prisutnosti velikih izbočina i udubljenja gaznoga sloja.
Na teškom je putu. A mekan ili ne baš tvrd, čak i asfalt omekšan od vrućine, guma propada, a dio vučne sile također se troši na to.
Koeficijent otpora kotrljanja na asfaltu raste s povećanjem brzine i smanjenjem tlaka u gumama.
Otpor kotrljanja kotača procjenjuje se koeficijentom f. Njegova vrijednost raste s povećanjem brzine, smanjenjem tlaka u gumama i povećanjem hrapavosti ceste. Dakle, na kaldrmi ili makadamskoj cesti za prevladavanje otpora kotrljanja potrebna je jedan i pol puta veća snaga nego na asfaltu, a na seoskoj cesti - dva puta, na pijesku - deset puta više!
Sila otpora kotrljanja P f vozila (pri određenoj brzini) izračunava se donekle pojednostavljeno kao umnožak bruto mase vozila i koeficijenta otpora kotrljanja f.
Može se činiti da su sile prianjanja P φ i otpor kotrljanja P f identične. Nadalje, čitatelj će se uvjeriti da među njima postoje razlike.
Da bi se automobil mogao kretati, vučna sila mora s jedne strane biti manja od sile prianjanja kotača za tlo ili, u ekstremnim slučajevima, jednaka njoj, a s druge strane mora biti veća od sile otpora kretanju (koja se pri vožnji malom brzinom, kada je otpor zraka neznatan, može smatrati jednakom sili otpora kotrljanja) ili joj jednaka.
Ovisno o brzini vrtnje osovine motora i otvaranju ventila za gas mijenja se okretni moment motora. Gotovo uvijek je moguće pronaći takvu kombinaciju vrijednosti momenta motora (koja odgovara pritisku na papučicu gasa) i izbora stupnjeva prijenosa u kutiji, kako bi stalno bili unutar upravo navedenih uvjeta vožnje automobila .
Za umjereno brzo kretanje po asfaltu (kako slijedi iz tablice) potrebno je mnogo manje vučne sile od onoga što automobili mogu razviti čak i u najvišoj brzini. Stoga morate ići s polupokrivenim gasom. U tim uvjetima strojevi imaju veliku marginu potiska. Ova rezerva je neophodna za ubrzanje, pretjecanje, penjanje.
Na kolniku, ako je suh, vučna sila je, uz rijetke iznimke, veća od vučne sile u bilo kojem stupnju prijenosa. Ako je mokro ili zaleđeno, tada je kretanje u niskim brzinama (i startanje) bez proklizavanja moguće samo kada klapna za gas nije do kraja otvorena, odnosno uz relativno mali zakretni moment motora.
Grafikon ravnoteže snage. Točke sjecišta krivulja odgovaraju najvećim brzinama na ravnoj cesti (desno) i na padini (lijeva točka).
Svaki vozač, svaki dizajner želi znati mogućnosti određenog automobila. Najtočnije informacije daju se, naravno, pažljivim testovima u različitim uvjetima. Poznavanjem zakona gibanja automobila, zadovoljavajuće točne odgovore moguće je dobiti i proračunom. Da biste to učinili, trebate imati: vanjske karakteristike motora, podatke o prijenosnim omjerima u mjenjaču, masu automobila i njegovu raspodjelu, prednji dio i, otprilike, oblik automobila, veličine guma i unutarnji pritisak u njima. Poznavajući ove parametre, moći ćemo odrediti stavke potrošnje energije i nacrtati takozvani bilans snage.
Najprije crtamo ljestvicu brzine kombinirajući odgovarajuće vrijednosti broja okretaja n e osovine motora i brzine V a, za što koristimo posebnu formulu.
Drugo, oduzimanjem grafički (mjereći odgovarajuće segmente po vertikali) od krivulje vanjske karakteristike gubitka snage (0,lN e), dobivamo drugu krivulju koja pokazuje snagu N k dovedenu kotačima (učinkovitost prijenosa uzeli smo jednaku 0,9).
Sada možete nacrtati krivulje potrošnje energije. Odvojimo od vodoravne osi grafikona segmente koji odgovaraju potrošnji energije N f na otporu kotrljanja. Računamo ih prema jednadžbi:
Kroz dobivene točke povlačimo krivulju N f . Od njega izdvajamo segmente prema gore, koji odgovaraju potrošnji energije N w na otpor zraka. Njihovu vrijednost, zauzvrat, izračunavamo prema sljedećoj jednadžbi:
gdje je F prednja površina automobila u m 2, K je koeficijent otpora zraka.
Imajte na umu da prtljaga na krovu povećava otpor zraka za 2 - 2,5 puta, koliba u prikolici - za 4 puta.
Segmenti između krivulja N w i N k karakteriziraju tzv. višak snage, čija se rezerva može koristiti za prevladavanje drugih otpora. Točka presjeka ovih krivulja (krajnje desno) odgovara najvećoj brzini koju automobil može razviti na ravnoj cesti.
Promjenom koeficijenata ili ljestvica ljestvica brzine (ovisno o prijenosnim omjerima) moguće je graditi grafikone bilance snage za vožnju po cestama s različitim površinama i u različitim brzinama.
Nadalje, ako odgodimo prema gore od krivulje N w segmenata koji odgovaraju, na primjer, snazi koju treba potrošiti da se prevlada određeni porast, dobit ćemo novu krivulju i novu točku presjeka. Ova točka odgovara najvećoj brzini kojom se ovaj uspon može podići bez ubrzanja.
U porastu se povećava opterećenje kotača. Isprekidana linija prikazuje (u mjerilu) njegovu vrijednost s vodoravnom cestom, crne strelice - kada se krećete uzbrdo:
α - kut elevacije;
H - visina dizanja;
S - duljina dizanja.
Ovdje se mora imati na umu da se na usponima silama koje se suprotstavljaju kretanju automobila dodaje njegova gravitacija. Da bi se automobil kretao uzbrdo, čiji će kut biti označen slovom α ("alfa"), vučna sila ne smije biti manja od kombinirane sile otpora kotrljanja i dizanja.
Automobil Zhiguli, na primjer, na glatkom asfaltu mora prevladati otpor kotrljanja od oko 25 kgf, GAZ-53A - oko 85 kgf. To znači da za prevladavanje uspona u najvišem stupnju prijenosa pri brzini od 88 odnosno 56 km / h (odnosno pri maksimalnom okretnom momentu motora), uzimajući u obzir sile otpora zraka od oko 35 i 70 kgf, sila potiska ostaje oko 70 i 235 kgf. Podijelite ove vrijednosti s vrijednostima ukupne mase automobila i dobijete nagibe od 5 - 5,5 i 3 - 3,5%. U trećem stupnju prijenosa (ovdje je brzina manja, a otpor zraka se može zanemariti) najveći kut penjanja bit će oko 12 i 7%, u drugom - 20 i 15%, u prvom - 33 i 33%.
Izračunajte jednom i zapamtite vrijednosti uspona koje vaš automobil može podnijeti! Usput, ako je opremljen tahometrom, zapamtite i broj okretaja koji odgovara najvećem trenutku - to je zabilježeno u tehničkim karakteristikama automobila.
Sile prianjanja kotača za cestu na usponu i na ravnoj cesti su različite. U usponu se prednji kotači rasterećeni, a stražnji dodatno opterećuju. Povećava se vučna sila stražnjih pogonskih kotača, a njihovo proklizavanje postaje manje vjerojatno. Kod strojeva s pogonom na prednje kotače vučna sila je smanjena pri vožnji uzbrdo, a vjerojatnost proklizavanja je veća.
Prije penjanja, korisno je dati automobilu ubrzanje, akumulirati energiju, što će omogućiti uspon bez značajnog smanjenja brzine, a možda i bez prebacivanja u niži stupanj prijenosa.
Utjecaj prijenosnog omjera krajnjeg pogona na brzinu i rezervu snage
Valja naglasiti da i prijenosni omjeri mjenjača i broj stupnjeva u kutiji imaju veliki utjecaj na dinamiku automobila. Iz grafikona na kojem su ucrtane krivulje snage motora (odnosno pomaknute ovisno o različitim prijenosnim omjerima glavnog stupnja prijenosa) i krivulje otpora, može se vidjeti da se promjenom prijenosnog omjera najveća brzina mijenja tek neznatno, ali rezerva snage naglo raste s njegovim povećanjem. To, naravno, ne znači da se prijenosni omjer može neograničeno povećavati. Njegovo pretjerano povećanje dovodi do zamjetnog smanjenja brzine vozila (isprekidana linija), istrošenosti motora i mjenjača te prekomjerne potrošnje goriva.
Postoje točnije metode izračuna od onih koje smo mi opisali (dinamička karakteristika koju su predložili akademik E. A. Chudakov i drugi), ali njihova je upotreba prilično komplicirana stvar. Međutim, postoje prilično jednostavne približne metode izračuna.
Fizički procesi u dodirnoj površini kotača pogonskog traktora i automobila s cestom su isti. Međutim, za razliku od automobila, traktor je vučni stroj. Kotač traktora je opterećen većim pogonskim momentom od kotača automobila, a radi na poljoprivrednim podlogama koje se značajno razlikuju od uvjeta na cesti. Stoga je proces klizanja kotača traktora norma, a ne iznimka.
Tijekom rotacije kotača pod kutom βk u odsutnosti deformacija drobljenja i smicanja tla, put koji prolazi kotač mora biti jednak razmaku LP između ušica. Međutim, zbog deformacije tla, stvarni put SP manji je od teoretskog za ΔSmax. Zajedno s kretanjem prema naprijed, osovina kotača će se pomaknuti unatrag (na stranu suprotnu njegovom kretanju) za iznos jednak posmičnoj deformaciji tla ΔSmax ispod zadnjih ušica. Ovo je fizička suština klizanja: Δ=(Ln–Sn)/Ln=ΔSmax/Ln. δ=(vt - vk)/vt ili vk=vt(1–δ), gdje su vt, vk teoretski i stvarni brzine kretanja kotača naprijed. Učinkovitost klizanja ηδ: ηδ = vk/ vt; δ= (vt- vk)/vt = 1- ηδ.
Teoretski, do klizanja dolazi s početkom kretanja traktora, kada se na kotaču pojavljuju pogonski moment i tangencijalna vučna sila Pk. Eksperimentalno određivanje klizanja traktorskih propulzora je usporedba ukupnog broja okretaja pogonskih kotača kada se traktor kreće u praznom hodu nk.x i pod opterećenjem nk na izmjerenom dijelu polja. Opterećenje na kuku treba postaviti u koracima od minimalne vrijednosti do vrijednosti pri kojoj dolazi do intenzivnog proklizavanja kotača. Budući da je put u svim slučajevima isti, proklizavanje se može naći iz omjera ukupnog broja okretaja pogonskih kotača kada se traktor kreće bez tereta i s opterećenjem na kuku, tj. δ=(1-nk. x/nk)100%. Broj okretaja pogonskih kotača mjeri se u postupku ispitivanja vuče, reguliranih GOST 7057-81. Budući da prijeđeni put u svakom eksperimentu može biti različit, formula za određivanje klizanja ima oblik bez opterećenja na putu Sk.x; n΄k, n˝k - ukupan broj okretaja lijevog i desnog pogonskog kotača na putu Sk kada se traktor kreće pod opterećenjem. Treba napomenuti da je ova metoda određivanja klizanja, koja se široko koristi kao standard, netočna. U njemu se daju sljedeće pretpostavke: pri vožnji bez opterećenja nema proklizavanja pogonskih kotača; polumjer pogonskih kotača ne ovisi o opterećenju traktorske kuke i drugim uvjetima ispitivanja. Međutim, pogreška napravljenih pretpostavki je mala, pa se zanemaruje u radnoj ocjeni traktora.
