Temat:
Równanie ruchu
pojazdu samochodowego
cel poznawczy: równanie ruchu
pojazdu
samochodowego
oraz
identyfikacja
składowych
oporów
ruchu pojazdu samochodowego,
cel
utylitarny:
umiejętność
obliczania
oporu
ruchu
pojazdu
samochodowego
oraz
ich
interpretacja.
© dr inż. Arkadiusz Rychlik
Równanie ruchu pojazdu
samochodowego
Identyfikacja oporów
ruchu pojazdu
samochodowego
F
RR
– siła oporu toczenia;
F
aero
– siły
aerodynamiczne;
F
wew
– siła tarcia
wewnętrznego
F
g
– siły grawitacji (podczas jazdy po
pochyłościach);
F
bezwł
– siły bezwładności występujące podczas
przyśpieszania.
F
RR
– siła oporu toczenia
Opór toczenia – ilość energii zużytej przez oponę na
jednostkę przebytej drogi [wg ISO 8767]
W przypadki pojazdu samochodowego energia jest
dostarczana przez paliwo. Opór toczenia ma więc
bezpośredni wpływ na zużycie paliwa
Nieodkształcalne koło na twardym gruncie
Nieodkształcalne koło na miękkim gruncie
L
Z
F
f
RR
F
RR
– siła oporu toczenia
F
RR
– siła oporu toczenia
! Współczynnik oporu toczenia f jest
stosunkowo stały do prędkości 100-120 km/h,
potem rośnie wraz z prędkością
F
aero
– siły aerodynamiczne
! Siły aerodynamiczne wynikają z poruszania się
pojazdu w atmosferze powietrza. Zależą one od
rozmiaru i kształtu pojazdu – a ściślej od jego
powierzchni
czołowej
i
współczynnika
oporu
czołowego - oraz od prędkości z jaką się porusza.
F
aero
– siły aerodynamiczne
2
2
1
V
c
A
F
x
aero
gdzie:
- gęstość powietrza (1,3 kg/m^3);
A – powierzchnia czołowa pojazdu [m^2];
c
x
– współczynnika oporu powietrza;
V – prędkość ruchu pojazdu [m/s]
F
aero
– siły aerodynamiczne
F
aero
– siły aerodynamiczne
Kształt a wartość współczynnika c
x
F
aero
– siły aerodynamiczne
F
wew
– siła tarcia wewnętrznego
Siła
tarcia
wewnętrznego
pojazdu
jest
spowodowana występowaniem tarcia w układzie
przeniesienia napędu
Dla uproszczenia można
przyjąć, że tarcie
wewnętrzne jest
niezależne od prędkości
z zależy tylko od
parametrów
wewnętrznych pojazdu
F
wew
zwykle przyjmuje wartość od 50-250 N
F
g
– siły grawitacji
Siły grawitacyjne, dotyczą tylko przypadków gdy
droga po której porusza się pojazd jest nachylona
sin
g
M
F
g
F
bezwł
– siły bezwładności
! Siły bezwładności są to siły, które stawiają opór
przyśpieszeniu lub opóźnienia ruchu pojazdu
Siły bezwładności są wprost proporcjonalne do
masy pojazdu, im pojazd cięższy tym większa jego
bezwładność
gdzie:
M
eg
– masa pojazdu [kg]
V – przyśpieszenie lub opóźnienie jakie chcemy nadać
pojazdowi [m/s^2]
δ – współczynnik mas wirujących silnik i układu
napędowego
.
V
M
F
eg
bezw
F
bezwł
– siły bezwładności
... siły bezwładności a masa równoważna
Równanie oporów ruchu
pojazdu samochodowego
F
R
M
=
Σ
Z
F
f
RR
Z
f
F
RR
2
2
1
V
c
A
F
x
aero
sin
g
M
F
g
F
wew
= 50-250N
V
M
F
eg
bezw
Zadanie Nr 0
Oblicz wartości sił oporu ruchu samochodu
osobowego na płaskiej poziomej nawierzchni drogi
w zakresie prędkości pojazdu v= 0-40 m/s oraz
mając dane:
Typ sam. - osobowy
Typ sam. - ciężarowy
Przełożenie –
„bieg”
Wsp. mas
wirującyc
h
Przyśpieszenie
a [m/s^2]
Wsp. mas
wirującyc
h
Przyśpieszeni
e
a [m/s^2]
bieg II
1,4
1
1,6
1
bieg III
1,2
1
1,4
1
bieg IV
1,1
1
1,2
1
ruszanie z
miejsca – bieg I
1,6
2
1,2
2
ORAZ
Karta danych: data urodzenie np.:
1970-09-21
m – liczba dnia miesiąca urodzenia x 100 [kg]
(
21x100=2100 kg
)
A – numer miesiąca / 3,33 [m^2] (
9/3,33=2,70 m^2
)
f – numer miesiąca / liczba dnia miesiąca x0,1
(
9/21x0,1=0,042
)
Cx - numer miesiąca / liczba dnia miesiąca (
9/21=0,42
)
Pozostałe dane wg uznania!
Dla powyższych danych określić:
-siłę oporu toczenia;
-siłę oporu powietrza;
-siłę oporu bezwładności;
-silę oporu wewnętrznego;
-opór w ruchu jednostajnym;
-opór w ruchu przyśpieszonym;
-opór łączny pojazdu.
Dla podstawie obliczonych wartości zamodelować
i określić:
- wpływ wartości jakie osiągają poszczególne siły
oporów ruchu w odniesieniu do całości oporu?
- jakie jest wpływ prędkości jazdy na wartości sił
oporów powietrza?
- określić zakres prędkości przy której występuje
najmniejszy i największy opór ruchu pojazdu.
Miłej pracy!
Zadanie Nr 1
Oblicz wartości sił oporu ruchu samochodu
osobowego na płaskiej poziomej nawierzchni drogi
mając dane:
m=1500 kg; f=0,015, A=2,3m^2, c
x
=0,32 w
zakresie prędkości pojazdu v= 0-40 m/s oraz
Typ sam. - osobowy
Typ sam. - ciężarowy
Przełożenie –
„bieg”
Wsp. mas
wirującyc
h
Przyśpieszenie
a [m/s^2]
Wsp. mas
wirującyc
h
Przyśpieszeni
e
a [m/s^2]
bieg II
1,4
1
1,6
1
bieg III
1,2
1
1,4
1
bieg IV
1,1
1
1,2
1
ruszanie z
miejsca – bieg I
1,6
2
1,2
2
Zadanie Nr 2
Oblicz wartości sił oporu ruchu samochodu
ciężarowego na płaskiej poziomej nawierzchni drogi
mając dane:
m=15 000 kg; f=0,015, A=6 m^2, c
x
=0,9 oraz
Typ sam. - osobowy
Typ sam. - ciężarowy
Przełożenie –
„bieg”
Wsp. mas
wirującyc
h
Przyśpieszenie
a [m/s^2]
Wsp. mas
wirującyc
h
Przyśpieszeni
e
a [m/s^2]
bieg II
1,4
1
1,6
1
bieg III
1,2
1
1,4
1
bieg IV
1,1
1
1,2
1
ruszanie z
miejsca – bieg I
1,6
2
1,2
2