Расчетно-практическая лабораторная работа № 3

Определение показателей сопротивлений движению автомобиля

Цель работы: Изучить расчетно-экспериментальные методы определения показателей, характеризующих сопротивления движению автомобиля.

Общие сведения

Коэффициент сопротивления качению f применяют для оценки энергетических затрат, связанных с качением колес. Величину f определяют в условиях дорожных испытаний. Коэффициент сопротивления качению f – это отношение горизонтальной силы, вызывающей равномерное качение колеса по горизонтальной дороге, к вертикальной реакции дороги. Такое определение f позволяет легко выявить его значение дорожными испытаниями автомобиля на горизонтальном участке дороги, при которых горизонтальная сила Рf фиксируется по показаниям динамометра, а вертикальная реакция дороги равна весу автомобиля G = m·g автомобиля (m - масса автомобиля; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения):

f = Рf / G. (1)

Определяют коэффициент сопротивления качению f при дорожных испытаниях автомобиля с небольшой начальной скоростью, когда сопротивлением воздуха можно пренебречь. Коэффициент f мало изменяется с изменением скорости V движения автомобиля от 0 до 20 км/ч, в этом диапазоне скоростей его можно считать постоянным (f = f0 = const). Величина f0 зависит от состояния (качества) опорной поверхности дороги. Обычно при движении автомобиля по асфальтированной или бетонной дороге (при отсутствии колеи) значение f0 не превышает интервал: f0 = 0,01…0,032 (при нормальном техническом состоянии шин). При дальнейшем увеличении скорости движения автомобиля (более 20 км/ч) коэффициент сопротивления качению возрастает пропорционально квадрату скорости V, например, согласно следующей эмпирической зависимости (по данным НАМИ):

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

f = f0 [1 + 5·10 -5 · (3,6·V) 2] (здесь V - скорость автомобиля, м/с). (2)

Коэффициент дорожного сопротивления является интегральным показателем, учитывающим качественные (f) и профильные (углы уклонов α) свойства дороги, определяется как:

ψ = f + sinα. (3)

Коэффициент обтекаемости kw характеризует аэродинамическое сопротивление движению автомобиля при повышенных скоростях, свыше 5,5 м/с (20 км/ч). Так как сила сопротивления воздуха Рw (аэродинамическое сопротивление движению автомобиля) определяется как: Рw = Fw kw V 2, то по уравнению баланса сил при условии движения по горизонтальной дороге:

Рк =Рf + Рw (4)

при уже определенном ранее значении Рf = f·G и заданных величинах Рк и V, можно рассчитать величину коэффициента kw для данного скоростного движения автомобиля.

Данные для расчета

При испытаниях легкового автомобиля с лобовой площадью Fw = 2,2 м2 осуществлено 2 заезда на одном и том же горизонтальном участке (α = 0о) испытательной дороги со скоростями 5 м/с и 25 м/с (соответственно 18 и 90 км/ч). При этом регистрировались величины крутящих моментов на вторичном (выходном) ва­лу коробки передач, которые при равномерном движении с ука­занными выше скоростями соответственно составили 17,52 и 45,93 Н·м. Передаточное число главной передачи 4,2; КПД трансмиссии 0,96; радиус качения колес 0,3 м; полная масса автомобиля 1,5 т. Для режима движения автомобиля с малой скоростью (5 м/с) сопротивлением воздуха пренебречь.

Задание:

1. Определить коэффициент сопротивления качению f0 автомо­биля (заезд со скоростью 5 м/с (< 20 км/ч)).

2. Определить коэффициент обтекаемости kw, который характеризует аэродинамическое сопротивление движению автомобиля (заезд со скоростью 25 м/с (90 км/ч)). Установить его размерность.

3. Рассчитать (табл. 1) и построить по эмпирической формуле (2) график (рис.1) зависимости коэффициента сопротивления качению f от скорости движения автомобиля V , приняв за исходную величину f0 значение этого коэффициента, полученное при расчете.

4. С использованием уравнению баланса сил (4) рассчитать (табл. 1) и построить график (рис.1) зависимости коэффициента дорожного сопротивления ψ от скорости движения автомобиля, приняв угол уклона α = 80.

Результаты расчета:

1) Для рассматриваемого автомобиля коэффициент обтекаемости kw =…

2) Данные расчет в табличной форме:

Таблица 1.

Зависимость коэффициентов f и ψ от скорости движения автомобиля v:

V, км/ч

< 20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

f

f0

ψ

3) Графическое отображение данных расчета:

Рис.1. Примерный вид зависимости коэффициента сопротивления качению f и коэффициента дорожного сопротивления ψ от скорости движения автомобиля.

Оформить отчет по работе в требуемой форме.