2.6 Лабораторная работа № 5 Определение коэффициента сопротивления качению и коэффициента сопротивления воздуха на ходу автомобиля методом выбега.

Для эксперимента не требуется стенд с беговым барабаном для определения коэффициента сопротивления качению. Ниже приводится методика, предложения Куртом и Уайтом. Для разделения сил сопротивления качению и воздуха используется движение накатом одного и того же автомобиля с сухой и полной массой в одинаковом диапазоне скоростей. При этом сила сопротивления воздуха одинакова, а сила сопротивления качению разная, которую можно выделить из общей силы сопротивления движению.

Масса порожнего автомобиля (все лишнее с автомобиля снимают, оставляя лишь массу водителя – испытателя и учитывая инерцию вращающихся масс колес) в этом случае равна:

m₁ = 0,9 m_с (1+0,025) + 80, кг

Максимальная масса гружёного автомобиля определяется как:

m₂ = m_с (1+ 0,025) + 400, кг

Снаряженная масса m_с, время падения скорости от 90 км/час до 80 км/час для порожнего Δt₁ и для гружёного Δt₂ автомобиля, а также массы автомобиля, порожнего m₁ и при максимальной загрузке m₂, приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6

Вариант	mс, кг	m1, кг	m2, кг	∆t1, с	∆t2, с
1	700	726	1117	6,79	8,92
2	900	910	1322	8,00	9,98
3	1300	1279	1732	10,05	11,80

Замедление автомобиля от 90 км/ч будем определять по времени ∆t₁ для порожнего и ∆t₂ для гружёного автомобиля в диапазоне изменения скорости ∆V=10км/час (2,87 м/с).

Уравнения движения порожнего и гружёного автомобиля можно описать нижеприведёнными выражениями:

m₁ (∆V / ∆t₁) = ƒ₁G₁+ F_в

m₂ (∆V / ∆t₂) = ƒ₂G₂+ F_в

В приведённых формулах коэффициенты сопротивления качению ƒ₁ = ƒ₂ = ƒ_о и сила сопротивления воздуха F_в одинаковы для обоих случаев, сопротивлением холостой прокрутки трансмиссии автомобиля можно, в силу её малости, пренебречь, вес порожнего автомобиля и автомобиля с максимальной загрузкой выражаем через массу автомобиля соответственно как G₁ = m₁g и G₂ = m₂g.

Откуда, коэффициент сопротивления качению ƒ_о можно определить как:

(2.14)

Из ранее приведённых соотношений находим силу сопротивления воздуха F_в:

F_в = m₂(∆V / ∆t₂) – ƒ_оm₂g = m₁(∆V / ∆t₁) – ƒ_оm₁g (2.15)

Коэффициент сопротивления воздуха C_x определяют по известной зависимости:

C_x = F_в / 0,0473А (2.16)

где V_ср = 85 км/ч (при расчёте числовых значений коэффициента С_х значение скорости V_ср берётся в км/ч).

При испытаниях определяют время ∆t₁ и ∆t₂ для порожнего автомобиля и автомобиля с полной загрузкой при изменении скорости от 90 до 80 км/ч.

Время необходимо замерять с высокой точностью. Точность обычного секундомера составляет 0,2 секунды. Поэтому, как и в предыдущем случае, можно замерять время Δt₁ и Δt₂ при изменении скорости движения автомобиля в диапазоне ΔV от 90 до 70 км/час., которое будет в два раза больше указанного в табл. 2.6. Более того замедление ΔV/ Δt автомобиля можно определить использовав измерительный прибор с пятым колесом, записывающий зависимость изменения скорости во времени. Графическое интегрирование этой зависимости позволяет получить зависимость изменения замедления автомобиля от скорости его движения, в том числе и для скоростей 85 км/час или 90 км/час.