Сопротивление движению автомобиля

Тяговая мощность, Р_т, развиваемая двигателем автомобиля расходуется на преодоление:

силы сопротивления воздуха Р_в, Н;

силы инерции Р_и, Н;

силы сопротивления движению Р_д, Н.

(1.1)

При установившемся движении (в том числе и при максимальной скорости) силы инерции равны нулю, поэтому тяговая мощность двигателя определяется по 1.2:

Где: Р_п - сопротивление движению на подъём, Н;

Р_к - сопротивление качению, Н.

1.1 Сила сопротивления воздуха, зависит от скорости автомобиля и его обтекаемости и площади лобовой проекции. Сопротивление воздуха при движении автомобиля в упрощенных расчётах определяем по 1.2:

(1.2)

Где: К_В – (С_х – в иностранной литературе) коэффициент обтекаемости, численно равный силе сопротивления воздуха созданного одним квадратным метром лобовой площади автомобиля при его движении со скоростью 1м/с .

Коэффициент обтекаемости некоторых легковых автомобилей.

ВАЗ-2101 (03, 06)	0,3	ВАЗ-2105 (07)	0,33
ВАЗ-2108 (09)	0,25	ВАЗ-2121 (31)	0,24
АЗЛК-2141	0,22	ГАЗ-3102	0,23
ИЖ-2715	0,32	ЗАЗ-1102	0,23

F_a - площадь лобовой проекции автомобиля проектируемого автомобиля определяется по приближенным формулам 1.3:

для грузового автомобиля

(1.3)

для легкового автомобиля

(1.3)

- скорость автомобиля, м/сек, соотносится со скоростью км/час

По техническому заданию проекта, мощность двигателя проектируемого автомобиля должна обеспечивать движение его со скоростью 110км/час на подъем с уклоном в 5 градусов.

= 0,33*1,88*31² = 596,2 Н

Расчёты проводим для диапазона 0…225 км/час скоростей с шагом в 5км/час.

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.1.

Зависимость сопротивления движению Н, от скорости движения автомобиля м/с.

Таблица 1.1

км/ч	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80
м/с	0	1	3	4	6	7	8	10	11	13	14	15	17	18	19	21	22
Рв	0,00	1,15	4,62	10,39	18,5	28,9	41,6	56,6	73,9	93,5	115,4	139,7	166,2	195,1	226,2	259,7	295,5
км/ч	145	150	155	160	165	170	175	180	185	190	195	200	205	210	215	220	225
м/с	40,3	41,7	43,1	44,4	45,8	47,2	48,6	50,0	51,4	52,8	54,2	55,6	56,9	58,3	59,7	61,1	62,5
Рв	970,7	1038,9	1109,3	1182,0	1257,0	1334,3	1414,0	1495,9	1580,2	1666,8	1755,7	1846,8	1940,3	2036,1	2134,3	2234,7	2337,4

Продолжение таблицы 1.1

км/ч	85	90	95	100	105	110	115	120	125	130	135	140
м/с	24	25	26	28	29	31	32	33	35	36	38	39
Рв	333,6	374,0	416,7	461,7	509,0	596,2	610,6	664,9	721,4	780,3	841,5	905,0
км/ч	230	235	240	245	250	255	260	265	270	275	280	285
м/с	63,9	65,3	66,7	68,1	69,4	70,8	72,2	73,6	75,0	76,4	77,8	79,2
Рв	2442,5	2549,8	2659,5	2771,4	2885,7	3002,3	3121,2	3242,4	3365,9	3491,7	3619,8	3750,2

Таким образом, при скорости 110км/час сопротивление воздуха автомобиля прототипа равно 596,2 Н.

1.2 Сопротивление движению автомобиля складывается из сопротивления движению автомобиля на подъём Р_п и сопротивления качению Р_к, Н.

1.2.1 Сопротивление движению автомобиля на подъём.

Сопротивление движению автомобиля на подъём определяется по 1.4

(1.4)

Где: m_a - полный вес автомобиля, Н, определяется по 1.5

(1.5)

Полный вес автомобиля включает его снаряженную массу, массу груза и пассажиров. Автомобиль прототип, имеет пассажиро вместимость n = 5 человек, снаряженную массу – 1030кг (см. задание). Полный вес автомобиля определяем по

Где: g₁ – вес одного человека, принимаем в среднем 75кг

g₂ - вес багажа одного человека, (20-25кг).

Вес автомобиля водителем и пассажирами и грузом

Масса автомобиля водителем и пассажирами и грузом по 1.6

(1.6)

Масса автомобиля водителем и пассажиром

Нагрузка на ведущую ось автомобиля с водителем и пассажиром

1.3.1 Сила сопротивления движению автомобиля на подъём определяется по 1.7

(1.7)

Где - угол преодолеваемого автомобилем подъёма на заданной скорости, по заданию 5градусов.

1.3.2 Сила сопротивления качению автомобиля

Сила сопротивления качению зависит от деформации шины и дороги, а также от трения шины о дорожное покрытие.

Принимая коэффициент f равным для всех колёс автомобиля по 1.8, получаем силу сопротивления качению автомобиля:

= 0,022*15107,4 = 332,36Н (1.8)

где: f – коэффициент сопротивления качению, определяем по 1.9:

(1.9)

где: а_k – эмпирический коэффициент сопротивлению движения при малых скоростях движения, зависящий от типа и состояния шин и равный в среднем 1400…1600, принимаем равным 1600.

f₀ – коэффициент сопротивления качения при движении автомобиля на малых скоростях, значения f₀ для легкового автомобиля принимаем равным 0,014.

Результаты расчётов сопротивления качению сводим в таблицу 1.2.

Зависимость сопротивления качению от скорости движения автомобиля.

Таблица 1.2

Км/час	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80
м/сек	1,4	2,8	4,2	5,6	6,9	8,3	9,7	11,1	12,5	13,9	15,3	16,7	18,1	19,4	20,8	22,2
f, H	0,014	0,014	0,014	0,014	0,014	0,015	0,015	0,015	0,015	0,016	0,016	0,016	0,017	0,017	0,018	0,018
Рк	210,4	211,1	212,4	214,2	216,5	219,3	222,5	226,3	230,7	235,5	240,8	246,6	252,9	259,8	267,1	275,0
Км/час	145	150	155	160	165	170	175	180	185	190	195	200	205	210	215	220
м/сек	40,3	41,7	43,1	44,4	45,8	47,2	48,6	50,0	51,4	52,8	54,2	55,6	56,9	58,3	59,7	61,1
f, H	0,028	0,029	0,030	0,031	0,032	0,034	0,035	0,036	0,037	0,038	0,040	0,041	0,042	0,044	0,045	0,047
Рк	423,2	438,1	453,6	469,6	486,0	503,0	520,5	538,5	557,0	576,0	595,5	615,5	636,0	657,0	678,6	700,6

Продолжение таблицы 1.2

Км/час	85	90	95	100	105	110	115	120	125	130	135	140
м/сек	23,6	25,0	26,4	27,8	29,2	30,6	31,9	33,3	34,7	36,1	37,5	38,9
f, H	0,019	0,019	0,020	0,021	0,021	0,022	0,023	0,024	0,025	0,025	0,026	0,027
Рк	283,3	292,21	301,6	311,5	321,9	332,4	344,1	356,1	368,5	381,4	394,8	408,7
Км/час	225	230	235	240	245	250	255	260	265	270	275	280
м/сек	62,5	63,9	65,3	66,7	68,1	69,4	70,8	72,2	73,6	75,0	76,4	77,8
f, H	0,048	0,050	0,051	0,053	0,055	0,056	0,058	0,060	0,061	0,063	0,065	0,067
Рк	723,1	746,20	769,8	793,8	818,4	843,5	869,1	895,2	921,8	948,9	976,5	1004,6

Сила сопротивления качению при скорости 30,56м/сек, равна 332,7,Н

Тогда сила тяги у прототипа, при установившемся движении на скорости 110км/час:

= 2242,9 Н