Сила сопротивления подъему

Вес автомобиля, который движется на подъеме, можно разло­жить на две составляющие (см. рис. 3.12): параллельную и перпен­дикулярную поверхности дороги. Составляющая силы тяжести, параллельная поверхности дороги, представляет собой силу со­противления подъему, Н:

где G — вес автомобиля , Н; α-угол подъёма,ْ .

В качестве характеристики крутизны подъема наряду с углом α используют величину i, называе­мую уклоном и равную , где Н_п — высота подъема; В_п — длина его проекции на горизон­тальную плоскость.

Сила сопротивления подъему может быть направлена как в сто­рону движения, так и против него. В процессе подъема она дей­ствует в направлении, противоположном движению, и является силой сопротивления движению. При спуске эта сила, направлен­ная в сторону движения, становится движущей.

Зная силу сопротивления подъему, можно определить мощ­ность, кВт, необходимую для преодоления этого сопротивления:

Рис. 3.16. Зависимости силы сопро­тивления подъему Р_п и мощности N_п ,необходимой для его преодоле­ния, от скорости автомобиля

где — скорость автомобиля, м/с.

Зависимости силы сопротивления подъему Р_п и мощности N_П, необходимой для преодоления этого сопротивления, от скорости автомобиля v приведены на рис. 3.16.

Сила сопротивления дороги

Сила сопротивления дороги представляет собой сумму сил со­противления качению и сопротивления подъему:

или

Выражение в скобках, характеризующее дорогу в общем слу­чае, называется коэффициентом сопротивления дороги:

При малых углах подъема (не превышающих 5°), характерных для большинства автомобильных дорог с твердым покрытием, ко­эффициент сопротивления дороги

Сила сопротивления дороги в этом случае

Зная силу сопротивления доро­ги, можно определить мощность, кВт, необходимую для его преодо­ления:

Рис. 3.17. Зависимости силы сопро­тивления дороги Р_д и мощности N_д, затрачиваемой на его преодоление, от скорости автомобиля

где скорость автомобиля выражена в м/с, вес G — в Н, мощ­ность Nд — в кВт.

Зависимости силы сопротивления дороги Р_Д и мощности N_д, затрачиваемой на его преодоление, от скорости автомобиля представлены на рис. 3.17.

Сила сопротивления воздуха

При движении действие силы сопротивления воздуха обуслов­лено перемещением частиц воздуха и их трением о поверхность автомобиля. Если он движется при отсутствии ветра, то сила со­противления воздуха, Н:

тогда как при наличии ветра

где k_в — коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент об­текаемости), Н-с²/м⁴; F_а — лобовая площадь автомобиля, м²; — скорость автомобиля, м/с; _в — скорость ветра, м/с (знак «+» со­ответствует встречному ветру, знак «-» — попутному).

Коэффициент сопротивления воздуха, зависящий от формы и качества поверхности автомобиля,

Рис. 3.18. Площади лобового сопротивления легкового (а) и грузового(б) автомобилей

Рис. 3.20. Зависимости силы сопротивления разгону Р_н и мощности N_И, необходимой для преодоления этого сопро­тивления, от скорости автомобиля

определяется эксперимен­тально при продувке в аэродинамической трубе.

Коэффициент сопротивления воздуха, Н-с²/м⁴, составляет 0, 2. ..0,35 для легковых автомобилей, 0, 35. ..0, 4 — для автобусов и 0, 6. ..0, 7 — для грузовых автомобилей. При наличии прицепов со­противление воздуха увеличивается, так как возрастает наружная поверхность трения и возникают завихрения воздуха между тягачомиприцепами.Приэтом45

каждый прицеп вызывает увеличение коэффициента k_в в среднем на 15...25 %.

Лобовая площадь автомобиля зависит от его типа (рис. 3.18). Ее приближенное значение, м², можно вычислить по следующим фор­мулам:

— для грузовых автомобилей и автобусов;

— для легковых автомобилей,

где B — колея колес автомобиля, м; Н_а — наибольшая высота автомобиля, м; В_а — наибольшая ширина автомобиля, м.

Мощность, кВт, затрачиваемая на преодоление сопротивле­ния воздуха:

— отсутствии ветра;

— при наличии ветра.

Зависимости силы сопротивления воздуха Р_B и мощности N_В, необхо­димой для преодоления этого сопро­тивления, от скорости автомобиля v приведены на рис. 3.19.