Μαθήματα:
- Οδηγικές αντιστάσεις
- Αντίσταση κύλισης
- Αντίσταση κλίσης
- Αντίσταση αέρα
- Ολική αντίσταση οδήγησης
Αντιστάσεις οδήγησης:
Κατά την οδήγηση, το αυτοκίνητο συναντά διάφορες αντιστάσεις:
- Αντίσταση κύλισης
- Αντίσταση κλίσης
- Αντίσταση αέρα
Αυτές οι αντιστάσεις πρέπει να ξεπεραστούν για να διατηρηθεί η ταχύτητα. Ονομάζουμε τη δύναμη που απαιτείται για αυτό το Frij. Αυτές είναι όλες οι κινητήριες αντιστάσεις αθροισμένες μαζί.
Η αντίσταση κύλισης είναι ανεξάρτητη από την ταχύτητα (η αντίσταση κύλισης είναι περίπου η ίδια στις χαμηλές ταχύτητες με τις υψηλές ταχύτητες), η αντίσταση κλίσης ισχύει μόνο εάν υπάρχει κλίση (άρα σε επίπεδο δρόμο είναι 0), η αντίσταση του αέρα είναι χαμηλές ταχύτητες πολύ χαμηλές. Με την αύξηση των ταχυτήτων οδήγησης, η αντίσταση του αέρα αυξάνεται τετραγωνικά.
Σε αυτή τη σελίδα οι αντιστάσεις οδήγησης υπολογίζονται μέχρι τη συνολική αντίσταση οδήγησης (Frij).
Αντίσταση κύλισης:
Η αντίσταση κύλισης προκαλείται από διάφορους παράγοντες όπως η παραμόρφωση του ελαστικού, η διατομή του ελαστικού και ο τύπος του οδοστρώματος. Το είδος του οδοστρώματος έχει να κάνει με τον συντελεστή αντίστασης οδήγησης. Όσο πιο «ομαλά» το ελαστικό μπορεί να κυλήσει πάνω από την επιφάνεια του δρόμου (δηλαδή να συναντήσει όσο το δυνατόν λιγότερη αντίσταση), τόσο λιγότερη δύναμη απαιτείται για να κρατήσει τον τροχό σε κίνηση και όσο χαμηλότερη είναι η Κατανάλωση καυσίμου θα είναι.
Στον παρακάτω πίνακα βλέπουμε ότι ο συντελεστής αντίστασης κύλισης είναι χαμηλός (0,010) για την ξηρή άσφαλτο και υψηλός (έως 0,3) για την άμμο.
Όταν ο συντελεστής αντίστασης κύλισης και το βάρος του οχήματος είναι γνωστοί, μπορεί να υπολογιστεί η αντίσταση κύλισης. Οι ακόλουθες πληροφορίες είναι γνωστές:
- BMW X3 με μάζα (m) 1700 kg.
- Η βαρυτική επιτάχυνση (g) είναι: 9,81 m/s^2;
- Ο συντελεστής τριβής (μ) είναι: 0,010;
- Οριζόντιο οδόστρωμα.
Πρώτα πολλαπλασιάζουμε τη μάζα του οχήματος με την επιτάχυνση της βαρύτητας (ταχύτητα βαρύτητας) για να υπολογίσουμε την κανονική δύναμη (Fn):
Στη συνέχεια πολλαπλασιάζουμε την κανονική δύναμη με τον συντελεστή αντίστασης κύλισης για να λάβουμε την αντίσταση κύλισης:
Αντίσταση κλίσης:
Όταν ένα όχημα ανηφορίζει έναν λόφο, υπάρχει μια λεγόμενη αντίσταση κλίσης. Απαιτείται πρόσθετη ισχύς από τον κινητήρα για την επιτάχυνση του οχήματος. Κατά την οδήγηση σε ανηφόρα, δεν ασκείται δύναμη κάθετα στο οδόστρωμα. Αυτό λοιπόν πρέπει να το λάβουμε υπόψη.
Το όχημα ανέβηκε 100 μέτρα σε απόσταση 5 μέτρων (βλ. εικόνα). Αυτό σημαίνει ότι η κλίση είναι 5%. Υπολογίζουμε τη γωνία κλίσης με τα tanges (tan).
υπολογίστε το tan α:
μαύρισμα ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (Στην αριθμομηχανή, πατήστε το shift και μετά το κουμπί μαύρισμα για να μαυρίσετε ̄ ¹ και μην ξεχάσετε να βάλετε 5/100 σε αγκύλες).
Η αντίσταση κύλισης μειώνεται όταν το όχημα κινείται σε ανηφόρα. Στον τύπο του Frol πολλαπλασιάζουμε τη γωνία κλίσης με την κανονική δύναμη και τον συντελεστή τριβής. Ονομάζουμε τη γωνία συνημίτονο (cos) άλφα.
Η διαφορά στην αντίσταση κύλισης (σε αυτό το παράδειγμα 0,21 N) συνήθως παραμελείται.
Μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη κλίσης (κλίση F) πολλαπλασιάζοντας την κανονική δύναμη (Fn) με τη γωνία κλίσης. Ονομάζουμε τη γωνία ημιτόνου (αμαρτία) άλφα.
Χρειάζεται δύναμη μεγαλύτερη από 832 Newton + αντίσταση κύλισης 166,56 N για να ανέβει η κλίση. Μπορούμε επίσης να συνδυάσουμε τους τύπους για αντίσταση κύλισης και κλίσης. Λάβετε υπόψη ότι αυτό δεν περιλαμβάνει ακόμη την αντίσταση αέρα, επομένως αυτή δεν είναι ακόμη η συνολική αντίσταση οδήγησης!
Αντίσταση αέρα:
Κατά την οδήγηση, το όχημα αντιμετωπίζει αντίσταση λόγω του αντίθετου ανέμου. Αυτό ονομάζεται αντίσταση αέρα. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα, η αντίσταση του αέρα αυξάνεται τετραγωνικά. Για παράδειγμα, το όχημα θα επιταχύνει όλο και λιγότερο καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του οχήματος.
Όταν οδηγείτε σε επαρχιακό δρόμο, η διαφορά στην κατανάλωση καυσίμου μεταξύ 60 και 80 km/h θα είναι ελάχιστη. Η διαφορά κατανάλωσης μεταξύ 120 και 140 km/h είναι πολύ μεγαλύτερη λόγω της αυξανόμενης αντίστασης του αέρα. Η κατανάλωση είναι συχνά πιο ευνοϊκή γύρω στα 90 km/h λόγω του ιδανικού εύρους ταχύτητας στην υψηλότερη ταχύτητα, δείτε τη σελίδα για ειδική κατανάλωση καυσίμου.
Ο τύπος για τον υπολογισμό της αντίστασης του αέρα μοιάζει με αυτό:
Επεξήγηση του τύπου:
½ = μισό, το οποίο μπορεί να πληκτρολογηθεί στην αριθμομηχανή ως 0,5.
ρ = Ρω. Αυτό δείχνει τη συγκεκριμένη μάζα. Σε αυτή την περίπτωση η συγκεκριμένη μάζα αέρα?
Cw = συντελεστής αντίστασης αέρα.
A = μετωπική περιοχή του αυτοκινήτου (αυτό καθορίζεται στη σήραγγα αέρα).
V² = η ταχύτητα του οχήματος στο τετράγωνο (δηλαδή ταχύτητα x ταχύτητα).
Για αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιούμε τα ακόλουθα δεδομένα:
- ρ = 1,28 kg/m³
- Cw = 0,35
- A = 1,8 m²
- V² = 100 km/h = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (μέτρα ανά δευτερόλεπτο στο τετράγωνο επειδή είναι επιτάχυνση):
Χρησιμοποιούμε τα γνωστά δεδομένα για να συμπληρώσουμε τον τύπο του Flucht:
Άρα χρειάζεται δύναμη 311,11 N για να ξεπεραστεί η αντίσταση του αέρα.
Ολική αντίσταση οδήγησης:
Η συνολική αντίσταση οδήγησης (Frij) είναι όλες οι αντιστάσεις που αναφέρθηκαν προηγουμένως μαζί. Η αντίσταση κύλισης + η αντίσταση κλίσης + η αντίσταση του αέρα μαζί γίνονται Frij:
Για να οδηγείτε σε κλίση 5% με 100 km/h με σταθερή ταχύτητα όταν δεν υπάρχει άνεμος (0 BFT), απαιτείται δύναμη 1.309,78 Newton στους τροχούς.
Όχι μόνο η αντίσταση οδήγησης, αλλά και οι αποδόσεις και οι μειώσεις στο κιβώτιο ταχυτήτων είναι σημαντικά για τον κατασκευαστή να υπολογίζει εκ των προτέρων.
Οι σχέσεις κιβωτίου ταχυτήτων και μετάδοσης είναι προσαρμοσμένες στα χαρακτηριστικά του κινητήρα. Αυτό περιγράφεται στη σελίδα σχέσεις μετάδοσης.
