emner:
- Køremodstande
- Rullemodstand
- Hældningsmodstand
- Luftmodstand
- Total køremodstand
Køremodstande:
Under kørslen støder bilen på forskellige modstande:
- Rullemodstand
- Hældningsmodstand
- Luftmodstand
Disse modstande skal overvindes for at opretholde hastigheden. Vi kalder den Kraft, der kræves til dette Frij; disse er alle køremodstande lagt sammen.
Rullemodstanden er uafhængig af hastighed (rullemodstanden er omtrent den samme ved lave hastigheder som ved høje hastigheder), hældningsmodstanden gælder kun hvis der er hældning (så på flad vej er den 0), luftmodstanden er kl. lave hastigheder meget lave. Med stigende kørehastigheder øges luftmodstanden kvadratisk.
På denne side er køremodstanden beregnet op til den samlede køremodstand (Frij).
Rullemodstand:
Rullemodstand er forårsaget af forskellige faktorer såsom dækdeformation, dækkets tværsnit og typen af vejbelægning. Typen af vejbelægning har at gøre med køremodstandskoefficienten. Jo mere "jævnt" dækket kan rulle over vejbanen (dvs. møde så lidt modstand som muligt), jo mindre kraft kræves der for at holde hjulet i bevægelse, og jo lavere er Brændstofforbrug vil være.
I nedenstående tabel ser vi, at rullemodstandskoefficienten er lav (0,010) for tør asfalt og høj (op til 0,3) for sand.
Når rullemodstandskoefficienten og køretøjets vægt er kendt, kan rullemodstanden beregnes. Følgende oplysninger er kendt:
- BMW X3 med en masse (m) på 1700 kg;
- Gravitationsacceleration (g) er: 9,81 m/s^2;
- Friktionskoefficient (μ) er: 0,010;
- Vandret vejbelægning.
Først multiplicerer vi køretøjets masse med tyngdeaccelerationen (tyngdehastigheden) for at beregne normalkraften (Fn):
Vi multiplicerer derefter normalkraften med rullemodstandskoefficienten for at opnå rullemodstanden:
Hældningsmodstand:
Når et køretøj kører op ad en bakke, er der en såkaldt skråningsmodstand. Yderligere kraft fra motoren er påkrævet for at accelerere køretøjet. Ved kørsel op ad bakke påføres der ingen kraft vinkelret på vejbanen. Så det skal vi tage højde for.
Køretøjet kørte 100 meter op over en afstand på 5 meter (se billede). Det betyder, at hældningen er 5%. Vi beregner hældningsvinklen med tangerne (tan).
beregn tan α:
tan ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (På lommeregneren skal du trykke på shift og derefter på tan-knappen for at få tan ̄ ¹, og glem ikke at sætte 5/100 i parentes).
Rullemodstanden falder, når køretøjet kører op ad en skråning. I Frols formel gange vi hældningsvinklen med normalkraften og friktionskoefficienten. Vi kalder vinklen cosinus (cos) alfa.
Forskellen i rullemodstand (i dette eksempel 0,21 N) ignoreres normalt.
Vi kan beregne hældningskraften (F hældning) ved at gange normalkraften (Fn) med hældningsvinklen. Vi kalder vinklen for sinus (sin) alfa.
Det kræver en kraft på mere end 832 Newton + rullemodstanden på 166,56 N for at køre op ad skråningen. Vi kan også kombinere formlerne for rulle- og skråningsmodstand. Bemærk venligst, at dette endnu ikke inkluderer luftmodstand, så dette er endnu ikke den samlede køremodstand!
Luftmodstand:
Under kørslen oplever køretøjet modstand på grund af modvind. Dette kaldes luftmodstand. Når hastigheden stiger, øges luftmodstanden kvadratisk. For eksempel vil køretøjet accelerere mindre og mindre, efterhånden som køretøjets hastighed stiger.
Ved kørsel på en provinsvej vil forskellen i brændstofforbrug mellem 60 og 80 km/t være minimal. Forskellen i forbrug mellem 120 og 140 km/t er en del større på grund af den stigende luftmodstand. Forbruget er ofte mest gunstigt omkring 90 km/t på grund af det ideelle hastighedsområde i højeste gear, se siden om specifikt brændstofforbrug.
Formlen til at beregne luftmodstand ser sådan ud:
Forklaring af formlen:
½ = halvdelen, som kan indtastes i lommeregneren som 0,5;
ρ = Rho. Dette angiver den specifikke masse. I dette tilfælde den specifikke masse af luft;
Cw = luftmodstandskoefficient;
A = frontareal af bilen (dette bestemmes i vindtunnelen);
V² = køretøjets hastighed i kvadrat (dvs. hastighed x hastighed);
Til denne beregning bruger vi følgende data:
- ρ = 1,28 kg/m³
- Cw = 0,35
- A = 1,8 m²
- V² = 100 km/t = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (meter pr. sekund i anden kvadrat, fordi det er en acceleration):
Vi bruger de kendte data til at udfylde Fluchts formel:
Så en kraft på 311,11 N er nødvendig for at overvinde luftmodstanden.
Samlet køremodstand:
Den samlede køremodstand (Frij) er alle de tidligere nævnte modstande lagt sammen. Rullemodstanden + hældningsmodstanden + luftmodstanden bliver tilsammen Frij:
For at køre på en 5 % hældning med 100 km/t med konstant hastighed, når der ikke er vind (0 BFT), kræves der en kraft på 1.309,78 Newton ved hjulene.
Ikke kun køremodstanden, men også effektiviteterne og reduktionerne i gearkassen er vigtige for producenten at beregne på forhånd.
Gearkassen og transmissionsforholdene er skræddersyet til motorens egenskaber. Dette er beskrevet på siden gearforhold.
