Sily pôsobiace na auto
Brzdenie auta
Stabilita vozidla
Manipulácia s vozidlom
Prejazd auta
Automobil sa pohybuje určitou rýchlosťou v dôsledku pôsobenia hnacích síl a síl, ktoré bránia pohybu (obr. 1).
Medzi sily, ktoré bránia v pohybe vozidla, patria: sily valivého odporu Pf, odpor vyvolaný stúpaním cesty Pa, odpor vzduchu Pw, odpor zotrvačných síl Pj... Na prekonanie týchto síl je automobil vybavený zdrojom energie - motorom. Krútiaci moment, ktorý je výsledkom činnosti motora, sa prenáša cez hnaciu sústavu a hriadele nápravy na hnacie kolesá vozidla. Ich otáčaniu bráni trecia sila, ktorá sa objavuje medzi kolesami a povrchom vozovky.
Počas otáčania vytvárajú hnacie kolesá obvodové sily, ktoré pôsobia na vozovku a snažia sa ju akoby zatlačiť dozadu. Cesta zase vyvíja na kolesá rovnaký odpor (tangenciálnu reakciu), čo spôsobuje, že sa auto pohybuje.
Sila, ktorá poháňa vozidlo, sa nazýva ťažná sila a označuje ju Ph. Vzťah medzi týmito veličinami alebo limitujúcou podmienkou pohybu automobilu, pri ktorej je zabezpečená rovnováha medzi ťažnou silou a silami odporu proti pohybu, možno vyjadriť vzorcom
Pk = Pf ± Pa + Pw + Pj.
Táto rovnica sa nazýva rovnica trakčnej rovnováhy a umožňuje vám zistiť, ako je ťažná sila rozložená na odlišné typy odpory.
Odpor na ceste
Valivý odpor pneumatiky na ceste je dôsledkom energie vynaloženej na hysterézu (vnútornú) stratu v pneumatike a na jazdu (vonkajšiu) stratu. Okrem toho sa časť energie stráca v dôsledku povrchového trenia pneumatík o vozovku, odporu v ložiskách nábojov hnaných kolies a odporu vzduchu voči otáčaniu kolies. Z dôvodu zložitosti zohľadnenia všetkých faktorov sa valivý odpor kolies automobilu odhaduje na základe celkových nákladov, pričom sa berie do úvahy sila valivého odporu vzhľadom na automobil. Keď sa pružné koleso kotúľa po tvrdej vozovke, vonkajšie straty sú zanedbateľné. Vrstvy spodnej časti pneumatiky sú stlačené a natiahnuté. Medzi jednotlivými časticami pneumatiky vzniká trenie, vzniká teplo, ktoré sa odvádza a práca vynaložená na deformáciu pneumatiky sa pri následnej obnove tvaru pneumatiky úplne nevráti. Keď sa pružné koleso odvalí, deformácie v prednej časti pneumatiky sa zväčšia a v zadnej časti sa zmenšia.
Keď sa tvrdé koleso valí na mäkkej deformovateľnej vozovke (zem, sneh), nedochádza prakticky k žiadnym stratám pri deformácii pneumatík a energia sa vynakladá iba na deformáciu vozovky. Koleso sa zrúti do zeme, stlačí ho do strany, pričom stláča jednotlivé častice a vytvára ruju.
Keď sa deformovateľné koleso valí po mäkkej vozovke, energia sa vynakladá na prekonanie vnútorných aj vonkajších strát.
Keď sa pružné koleso valí po mäkkej vozovke, jeho deformácia je menšia ako pri valení po tvrdej vozovke a deformácia pôdy je menšia ako pri valení po tvrdej vozovke na tej istej pôde.
Hodnotu sily valivého odporu je možné určiť zo vzorca
Pf = Gf cos a,
Pf - sila valivého odporu;
G je hmotnosť vozidla;
a - uhol charakterizujúci strmosť stúpania alebo klesania;
f je koeficient valivého odporu, ktorý zohľadňuje pôsobenie deformačných síl pneumatík a vozovky, ako aj trenie medzi nimi za rôznych podmienok na ceste.
Hodnota koeficientu valivého odporu sa pohybuje od 0,012 (asfaltobetónová dlažba) do 0,3 (suchý piesok).
Ryža. 1. Sily pôsobiace na idúce vozidlo
Lezecký odpor. Diaľnice pozostávajú zo striedania vzostupov a pádov a zriedka majú dlhé vodorovné úseky. Strmosť stúpania je charakterizovaná hodnotou uhla a (v stupňoch) alebo hodnotou sklonu cesty t, čo je pomer prevýšenia H k polohe B (pozri obr. 1):
i = H / B = tg a.
Hmotnosť vozidla G pohybujúceho sa do kopca sa dá rozdeliť na dve silové zložky: G sina nasmerovaná rovnobežne s cestou a Gcosa kolmá na cestu. Sila G sin a sa nazýva sila odporu proti vzostupu a označuje ju Ra.
Výstupné uhly na spevnených cestách sú malé a nepresahujú 4 - 5 °. Pre také malé uhly môžeme predpokladať
i = tg a ~ sin a, potom Pa - G sin a = Gi.
Pri pohybe z kopca má sila Ra opačný smer a pôsobí ako hnacia sila. Uhol a a sklon i sa považujú za pozitívny pri stúpaní a negatívny pri klesaní.
Moderné diaľnice nemajú jasne definované úseky s konštantným sklonom; ich pozdĺžny profil je hladký. Na takýchto cestách sa sklon a sila P počas pohybu vozidla neustále menia.
Odolnosť proti nerovnostiam.Žiadny povrch vozovky nie je úplne rovný. Aj nové cementobetónové a asfaltobetónové vozovky majú nepravidelnosti vysoké až 1 cm. Pod vplyvom dynamického zaťaženia sa nepravidelnosti rýchlo zväčšujú, znižujú rýchlosť vozidla, skracujú jeho životnosť a zvyšujú spotrebu paliva. Nepravidelnosti vytvárajú ďalší odpor voči pohybu.
Keď koleso zasiahne dlhú dutinu, zasiahne spodnú časť kolesa a je odhodené. Po silnom náraze sa koleso môže oddeliť od povrchu a opäť zasiahnuť (už z nižšej výšky), čím vytvorí tlmené oscilácie. Prejazd krátkych priehlbín a hrebeňov je spojený s ďalšou deformáciou pneumatiky v dôsledku sily, ktorá vzniká pri náraze hrotu na hrboľ. Pohyb automobilu po nerovnostiach vozovky teda sprevádzajú nepretržité nárazy kolies a vibrácie náprav a karosérie. Vo výsledku dochádza k ďalšiemu rozptýleniu energie v častiach pneumatiky a zavesenia, ktoré niekedy dosahuje významné hodnoty.
Dodatočný odpor spôsobený nerovnosťami vozovky sa zohľadňuje konvenčným zvyšovaním koeficientu valivého odporu.
Hodnoty súčiniteľa valivého odporu f a sklonu i spolu charakterizujú kvalitu vozovky. Preto často hovoria o cestný odpor P, rovný súčtu síl Pf a Ra:
P = Pf -f Pa = G (f cos a -f sin a) ~ G (f + i).
Výraz v zátvorke sa volá súčiniteľ brzdenia na ceste a označiť písmenom F. Potom odporová sila vozovky
P = G (f cos a -f sin a) = G f.
Windage. Keď sa auto pohybuje, odoláva mu aj vzdušné prostredie. Spotreba energie na prekonanie odporu vzduchu sa skladá z nasledujúcich hodnôt:
Čelný odpor vyplývajúci z tlakového rozdielu medzi prednou a zadnou časťou pohybujúceho sa vozidla (asi 55 - 60% celkového odporu vzduchu);
Odpor vytvorený vyčnievajúcimi časťami: nášľapné plochy, blatníky, ŠPZ (12 - 18%);
Odpor vznikajúci pri prechode vzduchu cez chladič a motorový priestor (10-15%);
Trenie vonkajších povrchov o okolité vzduchové vrstvy (8 - 10%);
Odpor spôsobený tlakovým rozdielom medzi hornou a spodnou časťou vozidla (5 - 8%).
S rastúcou rýchlosťou jazdy sa zvyšuje aj odpor vzduchu.
Prívesy spôsobujú zvýšenie sily odporu vzduchu v dôsledku výraznej turbulencie prúdenia vzduchu medzi traktorom a prívesom, ako aj v dôsledku zväčšenia vonkajšej trecej plochy. V priemere sa dá predpokladať, že použitie každého prívesu zvyšuje tento odpor o 25% v porovnaní s jedným vozidlom.
Sila zotrvačnosti
Na pohyb automobilu majú okrem síl na ceste a vzduchu vplyv aj sily zotrvačnosti P). Akákoľvek zmena rýchlosti pohybu je sprevádzaná prekonaním sily zotrvačnosti a jej hodnota je väčšia, tým viac čalúnená m, aeea automobilu:
Prevádzková doba vozidla je zvyčajne krátka v porovnaní s celkovou prevádzkovou dobou. Napríklad pri práci v mestách sa autá pohybujú rovnomerne 15 - 25% času. 30% až 45% času zaberá zrýchlený pohyb automobilu a 30 - 40% čas dojazdu a brzdenia. Pri rozjazde a zvyšovaní rýchlosti sa auto pohybuje so zrýchlením - jeho rýchlosť je nerovnomerná. Ako rýchlejšie auto zvyšuje rýchlosť, tým viac vozidlo akceleruje. Zrýchlenie ukazuje, ako sa rýchlosť vozidla zvyšuje za každú sekundu. V praxi dosahuje zrýchlenie automobilu 1 - 2 m / s2. To znamená, že každú sekundu sa rýchlosť zvýši o 1 - 2 m / s.
Sila zotrvačnosti sa mení pri pohybe vozidla v súlade so zmenou zrýchlenia. Na prekonanie zotrvačnej sily sa spotrebuje časť ťažnej sily. Avšak v prípadoch, keď vozidlo dobehne po predbežnom zrýchlení alebo počas brzdenia, zotrvačná sila pôsobí v smere pohybu automobilu a pôsobí ako hnacia sila... Ak to vezmeme do úvahy, niektoré ťažké úseky cesty je možné prekonať predbežným zrýchlením vozidla.
Veľkosť sily odporu voči zrýchleniu závisí od zrýchlenia pohybu. Čím rýchlejšie auto akceleruje, tým väčšia je táto sila. Jeho hodnota sa mení aj pri rozjazde. Ak auto naštartuje hladko, potom táto sila takmer absentuje a pri prudkom štarte môže dokonca prekonať ťažnú silu. To povedie buď k zastaveniu vozidla, alebo k zošmyknutiu kolies (v prípade nedostatočnej hodnoty koeficientu adhézie).
Počas prevádzky automobilu sa jazdné podmienky neustále menia: typ a stav povrchovej úpravy, veľkosť a smer svahov, sila a smer vetra. Týmto sa mení rýchlosť vozidla. Aj za najpriaznivejších podmienok (premávka na vylepšených diaľniciach mimo miest a osady) Rýchlosť vozidla a ťažná sila zriedka zostávajú po dlhú dobu konštantné. Priemerná rýchlosť pohybu (definovaná ako pomer prejdenej vzdialenosti k času strávenému na prechode touto cestou, berúc do úvahy čas zastávok po ceste) je ovplyvnená okrem odporových síl aj vplyvom veľmi veľké množstvo faktorov. Patria sem: šírka jazdného pruhu, intenzita dopravy, osvetlenie cesty, meteorologické podmienky (hmla, dážď), prítomnosť nebezpečných oblastí (železničné priecestie, preťaženie chodcov), stav vozidla atď.
V zložitých podmienkach na ceste sa môže stať, že súčet všetkých síl odporu prekročí ťažnú silu, potom sa spomalí pohyb automobilu a môže sa zastaviť, ak vodič neprijme potrebné opatrenia.
Priľnavosť kolies automobilu k vozovke
Na uvedenie stojaceho automobilu do pohybu nestačí iba trakcia. Je tiež potrebné trenie medzi kolesami a vozovkou. Inými slovami, auto sa môže pohybovať, iba ak hnacie kolesá priliehajú k povrchu vozovky. Ťahová sila zase závisí od prídržnej hmotnosti vozidla Gv, t. J. Od vertikálneho zaťaženia hnacích kolies. Čím väčšie je vertikálne zaťaženie, tým vyššia je adhézna sila:
Psc = ФGk,
kde Psc je sila priľnavosti kolies k vozovke, kgf; F - koeficient adhézie; GK - adhézna hmotnosť, kgf. Podmienky jazdy bez preklzu kolies
Pk< Рсц,
to znamená, že ak je ťažná sila menšia ako ťažná sila, potom sa hnacie koleso valí bez pošmyknutia. Ak na hnacie kolesá pôsobí ťažná sila, ktorá je väčšia ako ťažná sila, potom sa vozidlo môže pohybovať iba so šmykom hnacích kolies.
Koeficient adhézie závisí od typu a stavu povlaku. Na spevnených cestách je hodnota súčiniteľa adhézie spôsobená hlavne klzným trením medzi pneumatikou a vozovkou a vzájomným pôsobením častíc behúňa a nerovnosťami povrchu. Pri zvlhčovaní tvrdého povrchu veľmi výrazne klesá koeficient adhézie, čo sa vysvetľuje vytvorením filmu z vrstvy pôdnych častíc a vody. Film oddeľuje trecie povrchy, oslabuje interakciu medzi pneumatikou a povrchovou úpravou a znižuje koeficient priľnavosti. Keď sa pneumatika kĺže po ceste v kontaktnej zóne, je možné vytvorenie elementárnych hydrodynamických klinov, čo spôsobí, že prvky pneumatiky vystúpia nad mikroprotrúzie povlaku. Priamy kontakt pneumatiky s vozovkou je v týchto miestach nahradený trením kvapaliny, pri ktorom je koeficient adhézie minimálny.
Na deformovateľných cestách závisí koeficient trenia od šmykovej odolnosti pôdy a od množstva vnútorného trenia v pôde. Výčnelky behúňa hnacieho kolesa zabodnuté do zeme ju deformujú a zhutňujú, čo spôsobuje zvýšenie šmykovej odolnosti. Avšak po určitom limite začína deštrukcia pôdy a koeficient trenia klesá.
Hodnotu priľnavosti ovplyvňuje aj vzor dezénu pneumatiky. Pneumatiky osobných automobilov majú jemne vzorovaný dezén pre dobrú priľnavosť na tvrdom povrchu. Pneumatiky nákladné vozidlá majú veľký dezén so širokými a vysokými výstupkami. Počas pohybu sa výstupky zarezávajú do zeme, čo zlepšuje priechodnosť vozidla. Opotrebovanie výstupkov počas používania znižuje priľnavosť pneumatiky.
Pri zvyšovaní tlaku nafukovania sa koeficient priľnavosti najskôr zvyšuje a potom klesá. Maximálna hodnota koeficientu adhézie zodpovedá približne hodnote tlaku odporúčaného pre túto pneumatiku.
Keď je pneumatika úplne kĺzajúca po ceste (šmyk hnacích kolies alebo šmyk brzdiacich kolies), hodnota φ môže byť o 10 - 25% nižšia ako maximálna hodnota. Koeficient bočného trenia závisí od rovnakých faktorov a zvyčajne sa berie rovný 0,7F. Priemerné hodnoty súčiniteľa adhézie sa veľmi rôznia od 0,1 (zľadovatený povrch vozovky) do 0,8 (suchý asfaltový a cementobetónový povrch vozovky).
Adhézia pneumatík má zásadný význam pre bezpečnosť cestnej premávky, pretože obmedzuje schopnosť vozidla intenzívne brzdiť a bezpečne jazdiť bez bočného šmyku.
Nedostatočná hodnota súčiniteľa adhézie je príčinou v priemere 16% a v nepriaznivých obdobiach roka až 70% z celkového počtu dopravných nehôd. Medzinárodná komisia proti šmykľavke povrchy vozovky zistilo sa, že hodnota koeficientu adhézie pre podmienky bezpečnosti dopravy by nemala byť menšia ako 0,4.
BRZDENIE VOZIDLA
Spoľahlivé a účinné brzdy umožniť vodičovi sebavedome riadiť auto vysokou rýchlosťou a zároveň zabezpečiť potrebnú bezpečnosť premávky.
V procese brzdenia sa kinetická energia vozidla premieňa na prácu trenia medzi trecími doštičkami doštičiek a brzdových bubnov, ako aj medzi pneumatikami a vozovkou (obr. 2).
Veľkosť brzdného momentu vyvinutého brzdovým mechanizmom závisí od jeho konštrukcie a tlaku v pohone. U najbežnejších typov brzdových pohonov, hydraulických a pneumatických, je prítlačná sila na doštičku priamo úmerná tlaku vyvíjanému v brzdovom mechanizme počas brzdenia.
Brzdy moderné autá môže vyvinúť moment oveľa väčší ako trakčný krútiaci moment pneumatiky s vozovkou. Preto je v praxi veľmi často pozorovaný šmyk, keď sú pri intenzívnom brzdení zablokované kolesá automobilu a kĺzajú sa po ceste bez toho, aby sa otáčali. Pred zaistením kolesa medzi brzdovými obloženiami a bubnami pôsobí klzná trecia sila av oblasti dotyku pneumatiky s vozovkou statická trecia sila. Po zablokovaní naopak pôsobí statická trecia sila medzi trecími plochami brzdy a klzná trecia sila pôsobí v kontaktnej zóne pneumatiky s vozovkou. Keď je koleso zablokované, trenie v brzde a odvaľovaní už nie je vynaložené a v mieste dotyku pneumatiky s vozovkou sa uvoľní takmer všetko teplo zodpovedajúce absorbovanej kinetickej energii vozidla. Zvýšenie teploty v pneumatikách zmäkčí gumu a zníži priľnavosť. Preto sa najväčšia brzdná účinnosť dosiahne, keď sa koleso nakloní na medznú hodnotu blokovania.
Pri súčasnom brzdení motorom a brzdami sa adhézna sila na hnacie kolesá dosahuje pri nižšom tlaku na pedál, ako pri brzdení samotnými brzdami. Dlhodobé brzdenie (napríklad počas jazdy dlhé zjazdy) v dôsledku zahrievania brzdových bubnov prudko znižuje koeficient trenia trecích obložení a tým aj brzdný moment. Brzdenie s odpojeným motorom, ktoré sa používa ako doplnková metóda znižovania rýchlosti, môže teda zvýšiť životnosť bŕzd. Okrem toho pri brzdení s odpojeným motorom, bočná stabilita auto.
Ryža. 2. Sily pôsobiace na koleso automobilu počas brzdenia
Rozlišujte medzi núdzovým a prevádzkovým brzdením.
Služby brzdením sa brzdí na zastavenie vozidla alebo na zníženie rýchlosti pohybu na mieste vopred určenom vodičom. Zníženie rýchlosti sa v tomto prípade uskutočňuje plynulo, častejšie kombinovaným brzdením.
Núdzová situácia zabrzdí sa brzdenie, ktoré sa vykonáva s cieľom zabrániť zrážke s nečakane objavenou alebo spozorovanou prekážkou (predmet, auto, chodec atď.). Toto brzdenie možno charakterizovať brzdnou dráhou a brzdnou dráhou vozidla.
Pod zastavovací spôsob pochopiť vzdialenosť, ktorá auto prejde od okamihu, keď vodič zistí nebezpečenstvo, do okamihu, keď auto zastaví.
Brzdná dráha sa nazýva časť brzdnej dráhy, ktorú auto prejde od okamihu, keď kolesá zabrzdia, až kým sa vozidlo úplne nezastaví.
Celkový čas t0 potrebný na zastavenie vozidla od okamihu, keď sa objaví prekážka („čas zastavenia“), možno predstaviť ako súčet niekoľkých komponentov:
t0 = tр + tпр + tу + tT,
kde tр je reakčný čas vodiča, s;
tпр - čas medzi začiatkom stlačenia brzdového pedála a začiatkom činnosti bŕzd, s;
tу je čas zvýšenia spomalenia, s;
tT - čas úplného spomalenia, s.
Množstvo tnp + ty sa často označuje ako doba odozvy ovládača brzdy.
Počas každého zo základných časových intervalov auto prejde určitú cestu a ich súčet je cestou zastavenia (obr. 3):
S0 = S1 + S2 + S3, m,
kde S1, S2, S3 sú cesty prekonané autom počas času tр, tПр + tу, tт.
Počas času tp si vodič uvedomí potrebu brzdenia a presunie nohu z pedálu prívodu paliva na brzdový pedál. Čas tp závisí od kvalifikácie vodiča, jeho veku, únavy a ďalších subjektívnych faktorov. Pohybuje sa od 0,2 do 1,5 s alebo viac. Pri výpočte sa zvyčajne berie tp = 0,8 s.
Čas tpp je nevyhnutný na voľbu vôle a pohyb všetkých častí pohonu (pedále, piesty brzdového valca alebo membrány brzdovej komory, brzdové doštičky). Táto doba závisí od konštrukcie brzdového pohonu a jeho technického stavu.
Ryža. 3. Brzdná dráha a bezpečná vzdialenosť vozidla
V priemere za prevádzkyschopné hydraulický pohon Môžete trvať tp = 0,2 s, a pre pneumatické - 0,6 s. Pre cestné vlaky s pneumatickými brzdami môže čas tp dosiahnuť 2 s. Segment tу charakterizuje čas postupného zvyšovania spomalenia z nuly (začiatok účinku bŕzd) na maximálnu hodnotu. Tento čas je v priemere 0,5 s.
Počas času tp + tpp sa auto pohybuje rovnomerne s počiatočnou rýchlosťou Vа. V priebehu času sa rýchlosť mierne zníži. Počas času tt zostáva spomalenie približne konštantné. V okamihu, keď sa vozidlo zastaví, spomalenie sa takmer okamžite zníži na nulu.
Brzdnú dráhu vozidla bez zohľadnenia sily odporu cesty možno určiť podľa vzorca
S = (t * V0 / 3,6) + ke (Va2 / 254Фх)
kde S0 - brzdná dráha, m;
VA - rýchlosť vozidla v počiatočnom okamihu brzdenia, km / h;
ke - koeficient brzdnej účinnosti, ktorý ukazuje, koľkokrát je skutočné spomalenie automobilu menšie ako teoretické maximum možné na danej ceste. Pre osobné automobily ke ~ 1,2, pre nákladné vozidlá a autobusy ke ~ 1,3 - 1,4;
Фх - koeficient adhézie pneumatík k vozovke,
t = tр + tпр + 0,5 tу.
Výraz ke = V2 / (254 yx) - predstavuje brzdnú dráhu, ktorej hodnota, ako je zrejmé zo vzorca, je úmerná druhej mocnine rýchlosti, akou sa vozidlo pohybovalo pred začiatkom brzdenia. Ak sa teda rýchlosť pohybu zdvojnásobí, napríklad z 20 na 40 km / h, brzdná dráha sa zvýši 4-krát.
Normy pre účinnosť nožnej brzdy automobilov v prevádzkových podmienkach sú uvedené v tabuľke. 1 (počiatočná brzdná rýchlosť 30 km / h).
Pri brzdení na zasnežených alebo klzkých vozovkách dosahujú brzdné sily všetkých kolies vozidla takmer súčasne trakčnú hodnotu. Preto pri Фх<0,4 следует принимать кэ= 1 для всех автомобилей.
Je známe, že na zabezpečenie pohybu musí byť ťažná sila väčšia ako celkový odpor proti pohybu vozidla.
Horizontálna sila Pk (ťažná sila), ktorá vzniká v dôsledku pôsobenia krútiaceho momentu Mvr na koleso v zóne jeho dotyku s povrchovou úpravou, je nasmerovaná v smere opačnom k pohybu (pozri obr. 5.1).
Sila Pk spôsobuje vodorovnú reakčnú silu T, čo je trecia (adhézna) sila kolesa s povlakom v zóne ich interakcie, zatiaľ čo T = Pk.
Obrázok 5.1. Podmienka pre možný pohyb vozidla
Koleso však musí prekonať valivý odpor. Sila valivého odporu Pf je určená známym vzťahom :,
kde Gk je sila prenášaná na hnacie koleso, Gk = (0,65: 0,7) G - pre nákladné vozidlá a (0,5: 0,55) G - pre osobné automobily, kde G je hmotnosť automobilu; - koeficient valivého odporu.
kde ale- vzdialenosť od vertikálnej osi kolesa k miestu reakcie R od hmotnosti Gk prenášaného na koleso; - polomer valenia pneumatík; = λ * r, kde r je polomer nedeformovaného kolesa, λ je redukčný faktor polomeru kolesa v závislosti od tvrdosti pneumatík (λ = 0,93 - 0,96).
Zistilo sa, že prakticky hodnota zostáva konštantná až do rýchlosti V = 50 km / h a závisí od typu pokrytia v rozmedzí = (0,01 - 0,06). Ako sa zvyšuje rýchlosť, zvyšuje sa, pretože keď koleso prechádza cez nepravidelnosti, kinetická energia, ktorá je priamo úmerná V², sa na prekonanie týchto prekážok vynaloží v oveľa väčšej miere.
Pri V> 50 km / h sa f určuje závislosťou
V-,
kde je koeficient valivého odporu pri V do 50 km / h.
S využitím ustanovení teoretickej mechaniky a obr. 5.1, môžete napísať: T = Pk -
T = Pk - T = Pk - (5,4)
Je zrejmé, že pohyb automobilu je možný na T> Pk.
Najväčšia hodnota trecej sily, a teda aj ťažná sila, je určená závislosťou Tmax = φ ∙ Gsc, kde φ je koeficient adhézie; Posilnite adhéznu hmotnosť vozidla prenášanú na hnacie koleso.
Prirodzene, trecia (adhézna) sila dosahuje najväčšiu hodnotu (s rovnakou adhéznou hmotnosťou prenášanou na koleso) pri maximálnej hodnote koeficientu adhézie φ.
Koeficient adhézie je premenlivý a závisí od mnohých faktorov (stav povrchu vozovky, režim brzdenia, prítomnosť bočných síl, tlak v pneumatikách, dezén, rýchlosť atď.). φ sa pohybuje v širokých medziach (φ = 0,1-0,7), a preto ho možno považovať iba podmienečne za parameter, ktorý jedinečne charakterizuje pokrytie.
Maximálna možná hodnota φmax hnacích kolies s povrchovou úpravou za týchto podmienok zodpovedá momentu predchádzajúcemu začiatku ich prekĺzavania a brzdných kolies - prechodu od brzdenia trením brzdových doštičiek k bubnu k kĺzaniu pozdĺž povrchovej úpravy zablokovaných kolies šmykom.
Rozlišujte koeficient pozdĺžnej adhézie φ1, ktorý zodpovedá začiatku preklzu alebo prekĺzavania kolesa počas valenia alebo brzdenia bez bočnej sily Yk; a koeficient bočného trenia φ2 je priečna zložka súčiniteľa trenia vznikajúca pri posune valivého hnacieho kolesa pod uhlom k rovine pohybu pod vplyvom bočnej sily Yk, keď sa koleso pri otáčaní posúva do strany.
Koeficient bočného trenia φ2 sa používa na hodnotenie odolnosti vozidiel proti šmyku pri jazde v horizontálnych oblúkoch, keď je vozidlo vystavené bočnej odstredivej sile; φ2≈ (0,85-0,9) φ1.
Koeficient adhézie je podstatná charakteristika prepravné a prevádzkové kvality cesta... Od φ závisí nielen možnosť realizácie ťažnej sily automobilu, ale aj stabilita automobilu proti šmyku v zákrutách, možnosť včasného zastavenia automobilu pred prekážkou alebo chodcom. Nedostatočná priľnavosť pneumatík k kolesám je často hlavnou príčinou dopravných nehôd (RTA). Zistilo sa, že dvojnásobné zvýšenie koeficientu adhézie umožňuje znížiť počet nehôd o 1,5 krát.
Hodnoty koeficientu adhézie ovplyvňuje veľa faktorov. Zistilo sa, že na hodnotu súčiniteľa adhézie viac vplýva stav povrchu vozovky ako jej typ. Súvisí to
so skutočnosťou, že za ideálnych podmienok sú na všetky povrchy vtlačené tvrdé výbežky minerálnych častíc do pneumatiky, a preto môže koleso kĺzať hlavne v dôsledku deformácie behúňovej gumy.
S opotrebovaním povlakov klesá ich drsnosť a následne klesá ich priľnavosť k kolesu. Koeficient adhézie je najstabilnejší pre cementobetónové vozovky v suchom stave s dobou ich prevádzky až 10 - 12 rokov, pre asfaltobetónové vozovky - 5 - 8 rokov. Pri opotrebovaní (odieraní) náterov o 50 - 60% sa koeficient adhézie znižuje o 30 - 40%. Inými slovami, koeficient trenia časom klesá.
Koeficient adhézie závisí: od materiálu, z ktorého je pneumatika vyrobená (najvyšší koeficient adhézie poskytujú pneumatiky vyrobené z vysokohysteréznych gúm); typ dezénu pneumatík (na mokrom povrchu poskytujú pneumatiky s dezénom dezénu s veľkou disekciou vyšší koeficient adhézie); stupeň opotrebenia behúňa pneumatiky (pri úplnom opotrebení dezénu sa koeficient adhézie zníži o 35 - 45% a na mokrom a znečistenom povrchu asi o ďalších 20 - 25%).
Koeficient adhézie klesá v dôsledku prítomnosti nečistôt, prachu, výrobkov z pneumatík atď. Na povrchu, pretože vypĺňajú dutiny povrchov povrchovej vrstvy behúňa pneumatík, čo znižuje ich drsnosť.
Štúdie preukázali, že koeficient adhézie klesá s rastúcou rýchlosťou. To je spôsobené tým, že pri vysokých rýchlostiach nemá pneumatika čas na úplné deformovanie, pretože doba kontaktu s povlakom je na to nedostatočná, a preto sú nerovnosti povlaku vtlačené do pneumatiky na plytšie hĺbka. Na suchých povrchoch je pokles trakčného koeficientu so zvyšujúcou sa rýchlosťou menej badateľný.
Vlhkosť zvlhčujúca kontaktnú plochu medzi pneumatikou a povrchom pôsobí ako mazivo oddeľujúce drsné povrchy (povrchy a kolesá), ktoré znižuje koeficient trakcie. Pri vrstve vody na povrchu s hrúbkou niekoľkých milimetrov a silnom opotrebovaní pneumatiky a rýchlosti blízkej 100 km / h môže dôjsť k fenoménu aquaplaningu, keď sa medzi pneumatikou a povrchom vytvorí vodný klin, ktorý vytvorí hydrodynamické zdvíhanie sila, prudko znižuje tlak kolesa na vozovku, v dôsledku toho môže kontakt predných kolies s povlakom úplne prestať so stratou kontroly nad vozidlom.
Ak sú na povrchu nečistoty a pod. φ sa veľmi líši, keď prší. Počas prvého obdobia dažďov sa vytvára pomerne silný film nečistôt, ktorý slúži ako mazivo a znižuje koeficient adhézie. Postupne sa tuk riedi, čiastočne ho zmýva dážď a koeficient trenia sa začína zvyšovať, na suchom povrchu však nedosahuje hodnotu φ.
Všeobecne sa koeficient adhézie počas roka veľmi líši v dôsledku meniacich sa klimatických podmienok. Prirodzene, φ je najvyšší v lete a v zime klesá. Preto v zimné obdobie vykonať rôzne opatrenia, ktoré zvyšujú koeficient adhézie (čistenie povrchov vozoviek od snehu, ľadu, odstraňovanie ľadu a klzkosť povrchov posypaním pieskom, troskami, rozmrazovacími zmesami atď.).
Pri rovnomernom pohybe nedochádza k žiadnemu zrýchleniu, preto sa dynamický faktor pre ťah D rovná koeficientu celkového odporu vozovky ψ, to znamená D = ψ = f až + i.
To znamená, že pomocou dynamickej charakteristiky so známym koeficientom valivého odporu kolies f k možno zistiť hodnotu prekonaného zdvihu i keď sa vozidlo pohybuje rovnomerne pri plnom zaťažení.
Podľa úlohy ψ = 0,082 pri jazde po ceste kategórie V vezmeme f k = 0,03.
Potom pre rovnomerný pohyb hodnota obmedzujúceho uhla stúpania:
αmax = arktán (Dmax - fk), stup.
Výpočty podľa tohto vzorca sa vykonávajú bez zohľadnenia pôsobenia sily aerodynamického odporu na automobil, pretože pri prekonávaní maximálnych možných stúpaní nie je rýchlosť automobilu vysoká.
| KamAZ | Mercedes | |
| Dmax | 0,489 | 0,435 |
| fk | 0,03 | 0,03 |
| α |
Jazda bez šmyku je možná, ak sú splnené nasledujúce podmienky:
D с = a ∙ φ х ∙ cos α max / (L-Hd ∙ (φ х + f к)) ≥ D max.
D c - dynamický faktor pre priľnavosť
a- vzdialenosť od ťažiska k zadnej náprave vozidla
α max - limitujúci uhol prekonaného stúpania
L - rázvor automobilu (keďže vzorec kolesa KamAZ je 6 * 4, potom pre L zoberiem vzdialenosť od prednej nápravy k náprave vyvažovača)
Hd - výška ťažiska
f k - koeficient valivého odporu
Hd = 1/3 * hd, kde hd je celková výška
a = m 2 / m a * L, kde m 2 je hmotnosť vozidla na zadná náprava(zadný podvozok), m a - plná váha auto.
Podľa úlohy je koeficient adhézie kolies k vozovke φ x = 0,2. Pre automobil KamAZ:
a = 125000/19350 * 3,85 = 2,48 m
Hd = 1/3 * 2,960 = 0,99
D c = 2,48 * 0,2 * cos 25 ° / (3,85-0,99 * (0,2 + 0,03)) = 0,124< D max = 0,489.
Pre Auto Mercedes:
A = 115000/200000 * 4,2 = 2,42 m
Hd = 1/3 * 2,938 = 0,98 m
D c = 2,42 * 0,2 * cos 22 ° / (4,2-0,98 (0,2 + 0,03)) = 0,113 Pokiaľ ide o dynamický pas automobilu, vidíme, že od D sc Záver: Za danej hodnoty φ x = 0,2 na ceste s obmedzujúcimi uhlami stúpania a plného zaťaženia sa autá pohybujú so šmykom hnacích kolies. Výpočet limitných uhlov stúpania automobilu, ktoré treba v tomto kurze prekonať, nám umožňuje dospieť k záveru, že hodnota týchto uhlov závisí v prvom rade od troch faktorov: hmotnosti automobilu, veľkosti ťažnej sily a hodnota koeficientu valivého odporu kolies. 10. Stanovenie maximálnej ťažnej sily na háku pri všetkých prevodových stupňoch a kontrola možnosti pohybu za podmienky pošmyknutia na ceste ψ = 0,11 a φ x = 0,6, určenie najnižšieho prevodového stupňa, pri ktorom sa auto bude pohybovať bez šmyku na určenej ceste. Ťažná sila na háku charakterizuje schopnosť vozidla ťahať vlečené články. Hodnota konečnej ťažnej sily na háku vozidla je určená vzorcom: kde je najvyššia ťažná sila na háku, N; - maximálna ťažná sila na prevodový stupeň, N; - sila odporu vzduchu zodpovedajúca režimu pohybu s maximálnou ťažnou silou, N; - sila celkového odporu vozovky, N. Na kontrolu schopnosti vozidla sa pohybovať podľa podmienok šmyku je potrebné určiť adhéznu silu hnacích kolies k vozovke a porovnať získanú hodnotu s limitnou hodnotou ťažnej sily na háku pre každý prevodový stupeň. P tsc = m 2 ∙ L ∙ φ х / (a-Hд ∙ (φ х + f к)) - ťažná sila pre adhéziu. Príklad výpočtu pre vozidlo KamAZ: 1. prevodový stupeň: 84,147 kN; = 0,007 kN; = 28,5 kN. 84,147-0,007-28,5 = 55,64kN 2. prevodový stupeň: 43,365 kN; = 0,0254 kN; = 28,5 kN. 43,365-0,0254-28,5 = 14,84kN 3. prevodový stupeň: 35,402 kN; = 0,0382 kN; = 28,5 kN. 35,402-0,0382-28,5 = 6,86 kN P tsc = 125000 * 3,85 * 0,6 / (2,48-0,98 * (0,6 + 0,02)) = 151,1 kN Príklad výpočtu pre automobil MERCEDES: 1. prevodový stupeň: 97,823 kN; = 0,005 kN; = 29,43 kN. 97,823-0,005-29,43 = 68,388kN 2. prevodový stupeň: 55,59 kN; = 0,0169 kN; = 29,43 kN. 55,59 kN -0,0169 -29,43 = 26,14 kN 3. prevodový stupeň: 33,491 kN; = 0,0464 kN; = 29,43 kN. 33,491-0,0464-29,43 = 4,01kN P tsc = 115000 * 4,2 * 0,6 / (2,42-0,98 * (0,6 + 0,02)) = 159,9 kN Na základe skutočnosti, že pri akomkoľvek prevodovom stupni môžeme povedať, že keď sa auto pohybuje, nedochádza k prekĺzavaniu hnacích kolies. Porovnávacia tabuľka získaných odhadovaných parametrov trakčných a rýchlostných vlastností, závery. Záver: V tejto časti bola vypracovaná štúdia trakčných a rýchlostných vlastností dvoch automobilov s takmer rovnakým výkonom. Napriek tomu, že motor MERCEDES má rovnaký výkon a samotný automobil MERCEDES je vo všeobecnosti ťažší, vysoký krútiaci moment pri stredných otáčkach a zvýšený prevodový pomer prevodovky umožňujú prekonať vozidlo KamAZ z hľadiska trakčných vlastností a vyvinuli snahu o hák. Auto KamAZ má vyššiu maximálnu rýchlosť, akceleráciu. Auto je zase schopné prekonávať prudšie stúpania, čo ho robí v náročnom teréne nepostrádateľným. Fyzikálne procesy v dotykovej ploche hnacieho traktora a automobilových kolies s vozovkou sú rovnaké. Na rozdiel od automobilu je však traktor ťažný stroj. Koleso traktora je zaťažené väčším hnacím momentom ako koleso automobilu a funguje na poľnohospodárskom pozadí, ktoré sa výrazne líši od stavu vozovky. Preto je proces pošmyknutia kolesa traktora normou, nie výnimkou. Počas otáčania kolesa o uhol βk, pri absencii deformácií drvenia a posuvu pôdy, by sa dráha, ktorou koleso prechádzalo, mala rovnať vzdialenosti LП medzi hviezdami. Avšak v dôsledku deformácie pôdy je skutočná dráha SP menšia ako teoretická o ΔSmax. Osa kolesa sa spolu s pohybom vpred bude akoby posúvať dozadu (v smere opačnom k jeho pohybu) o veľkosť rovnajúcu sa deformácii posunu pôdy ΔSmax pod posledným hákom pôdy. Toto je fyzikálna podstata sklzu: Δ = (Ln - Sn) / Ln = ΔSmax / Ln .. Sklz (ako kinematický faktor) sa hodnotí koeficientom sklzu, ktorý je definovaný ako pomer zníženia rýchlosti k jeho možnému teoretická hodnota v% alebo zlomkoch: δ = (vt - vk) / vt alebo vk = vt (1 - δ), kde vt, vk sú teoretické a skutočné rýchlosti translačného pohybu kolesa. Účinnosť sklzu ηδ: ηδ = vk / vt; δ = (vt- vk) / vt = 1- ηδ. Teoreticky dôjde k šmyku, keď sa traktor začne pohybovať, keď sa na kolese objaví hnací moment a tangenciálna ťažná sila Pk. Experimentálnym stanovením sklzu vrtúľ traktora je porovnanie celkového počtu otáčok hnacích kolies na meranom úseku poľa pri voľnobežných otáčkach traktora nkx a pri zaťažení nk. Zaťaženie háku by sa malo nastavovať v krokoch od minimálnej hodnoty po hodnotu, pri ktorej dôjde k intenzívnemu sklzu kolies. Pretože je dráha vo všetkých prípadoch rovnaká, možno šmyk zistiť z pomeru celkového počtu otáčok hnacích kolies, keď sa traktor pohybuje bez bremena a so zaťažením na háku, tj δ = (1- nk. x / nk) 100%. Počet otáčok hnacích kolies sa meria počas trakčných skúšok regulovaných normou GOST 7057-81. Pretože dráha prejdená v každom experimente môže byť odlišná, vzorec na určenie sklzu má tvar δ = 100%, kde n΄kx, n˝kx sú celkový počet otáčok ľavého a pravého hnacieho kolesa traktor pri jazde bez bremena na trati Sk.x; n΄к, n˝к - celkový počet otáčok ľavého a pravého hnacieho kolesa na ceste Sк, keď sa traktor pohybuje pod zaťažením. Je potrebné poznamenať, že tento spôsob stanovenia sklzu, ktorý sa bežne používa ako štandard, je nesprávny. Vytvárajú sa v ňom tieto predpoklady: pri jazde bez bremena nedochádza k šmyku hnacích kolies; polomer hnacích kolies nezávisí od zaťaženia háku traktora a iných skúšobných podmienok. Chyba v prijatých predpokladoch je však malá, preto sa pri operatívnom hodnotení traktora zanedbáva.
KamAZ Mercedes
Vonkajšia rýchlostná charakteristika N e max = 183kW (2100) M e max = 989Nm (1300) N e max = 180 kW (2100) M e max = 972Nm (1100)
Záver: Automobil KamAZ je výkonnejší ako Mercedes, ako vidno z vonkajších rýchlostných charakteristík, a má tiež vyšší krútiaci moment.
Pohon a vyváženie výkonu Maximálna ťažná sila pre automobil KamAZ je P t max = 84,147N. V bode, kde sa križujú grafy Pt a (Pd + Pw), t.j. Рт = Рд + Рв, rýchlosť je za daných jazdných podmienok maximálna V max MAZ = 5,22 m / s (na tretí prevodový stupeň). Maximálna ťažná sila pre automobil Mercedes je P t max = 97,823N. V bode, kde sa križujú grafy Pt a (Pd + Pw), t.j. Рт = Рд + Рв, rýchlosť je za daných jazdných podmienok maximálna, V maxMerc = 5,2 m / s (na treťom prevodovom stupni).
Záver: Na základe grafov trakčných a výkonových bilancií možno poznamenať, že pri rovnakých prevodových stupňoch pri jazde rovnakou rýchlosťou má automobil Mercedes väčšiu maximálnu ťažnú silu a ťažný výkon a väčšiu rezervu ťažnej sily a sila, ktorú je možné použiť na akceleráciu automobilu, prekonanie síl odporu proti pohybu, ťahanie prívesu atď. Preto má automobil Mercedes najlepšie trakčné vlastnosti. Je to dané aj tým, že účinnosť prenosu je u automobilu Mercedes vyššia, pretože tento automobil má jednu hnaciu nápravu.
Dynamický pas D max = 0,435 zodpovedajúca rýchlosť V = 1,149 m / s D max = 0,489 zodpovedajúca rýchlosť V = 1,029 m / s
Záver: Dynamický faktor vozidla Mercedes je väčší ako faktor KamAZ, pretože ťažná sila je jej priamo úmerná. Trakčné vlastnosti automobilu Mercedes sú lepšie ako trakčné vlastnosti vozidla KamAZ, pretože maximálny cestný odpor, ktorý môže Mercedes prekonať, je väčší ako odpor vozidla KamAZ
Zrýchlenie, čas a dráha zrýchlenia Maximálne zrýchlenie j a = 0,638 m / s 2. Maximálne zrýchlenie j a = 0,533 m / s 2
Čas a dráha zrýchlenia na ceste: 400m 1000m t = 90 s t = 205 s t = 121 s t = 226 s
Záver: Mercedes A / m trávi akceleráciou viac času ako KamAZ, pretože akceleruje pomalšie. Vzdialenosť prekonaná počas akcelerácie je tiež väčšia pre Mercedes. To. reakcia škrtiacej klapky u vozidla KamAZ je lepšia ako u Mercedesu. Nedá sa však presne posúdiť, ktoré z automobilov má najlepšiu odozvu na plyn, pretože metódy určovania parametrov sú približné a môžu sa výrazne líšiť od skutočných údajov.
Obmedzujúci uhol stúpania a kontrola možnosti pohybu za podmienky pošmyknutia Limit zdvíhacieho uhla = 25 ° Limit zdvíhacieho uhla = 22 °
Záver: Stúpania prekonané autami za daných podmienok sú rôzne. Maximálny uhol stúpania vozidla KAMAZ je väčší ako u Mercedesu. Pri kontrole stavu šmyku vidíme, že autá sa budú pohybovať bez šmyku. Autá sa môžu pohybovať bez šmyku na tejto ceste pri všetkých rýchlostiach (ktoré sa používajú na ceste tejto kategórie)
