Aiheet:
- Ajovastukset
- Vierintävastus
- Kaltevuusvastus
- Ilmanvastus
- Kokonaisvastus
Ajovastukset:
Ajon aikana auto kohtaa erilaisia vastustuksia:
- Vierintävastus
- Kaltevuusvastus
- Ilmanvastus
Nämä vastukset on voitettava nopeuden ylläpitämiseksi. Kutsumme tätä varten tarvittavaa voimaa Frij; nämä kaikki ovat ajovastuksia laskettu yhteen.
Vierintävastus on nopeudesta riippumaton (vierintävastus on suunnilleen sama pienillä nopeuksilla kuin suurilla nopeuksilla), kaltevuusvastus koskee vain rinnettä (eli tasaisella tiellä se on 0), ilmanvastus on n. alhaiset nopeudet erittäin alhaiset. Ajonopeuden kasvaessa ilmanvastus kasvaa neliöllisesti.
Tällä sivulla ajovastukset on laskettu kokonaisajovastukseen (Frij) asti.
Vierintävastus:
Vierintävastus johtuu useista eri tekijöistä, kuten renkaan muodonmuutoksesta, renkaan poikkileikkauksesta ja tienpinnan tyypistä. Tien pinnan tyyppi liittyy ajovastuskertoimeen. Mitä "tasaisemmin" rengas voi vieriä tienpinnan yli (eli kohtaamaan mahdollisimman vähän vastusta), sitä vähemmän voimaa tarvitaan pyörän pitämiseen liikkeessä ja sitä alhaisempi on Polttoaineenkulutus tulee olemaan.
Alla olevasta taulukosta nähdään, että vierintävastuskerroin on matala (0,010) kuivalla asfaltilla ja korkea (jopa 0,3) hiekalla.
Kun vierintävastuskerroin ja ajoneuvon paino tunnetaan, voidaan vierintävastus laskea. Seuraavat tiedot ovat tiedossa:
- BMW X3, massa (m) 1700 kg;
- Gravitaatiokiihtyvyys (g) on: 9,81 m/s^2;
- Kitkakerroin (μ) on: 0,010;
- Vaakasuora tienpinta.
Ensin kerrotaan ajoneuvon massa painovoiman kiihtyvyydellä (painovoimanopeudella) normaalivoiman (Fn) laskemiseksi:
Sitten kerromme normaalivoiman vierintävastuskertoimella saadaksemme vierintävastuksen:
Kaltevuusvastus:
Kun ajoneuvo ajaa mäkeä ylös, syntyy ns. kaltevuusvastus. Moottorista tarvitaan lisätehoa ajoneuvon kiihdyttämiseen. Ylämäkeen ajettaessa ei kohdisteta voimaa kohtisuoraan tien pintaan nähden. Meidän on siis otettava tämä huomioon.
Ajoneuvo nousi 100 metriä ylöspäin 5 metrin matkalla (katso kuva). Tämä tarkoittaa, että kaltevuus on 5%. Laskemme kaltevuuskulman tangeilla (rusketus).
laske tan α:
tan ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (Paina laskimessa shift ja sitten rusketuspainiketta saadaksesi tan ̄ ¹, ja muista laittaa 5/100 suluihin).
Vierintävastus pienenee, kun ajoneuvo ajaa rinnettä ylöspäin. Frolin kaavassa kerrotaan kaltevuuskulma normaalivoimalla ja kitkakertoimella. Kutsumme kulmaa kosiniksi (cos) alfaksi.
Vierintävastuksen ero (tässä esimerkissä 0,21 N) jätetään yleensä huomiotta.
Voimme laskea kaltevuusvoiman (F kaltevuus) kertomalla normaalivoiman (Fn) kaltevuuskulmalla. Kutsumme kulmaa sini (sin) alfaksi.
Rinnettä ylöspäin ajamiseen tarvitaan yli 832 Newtonin voima + 166,56 N vierintävastus. Voimme myös yhdistää vierintä- ja kaltevuusvastuksen kaavat. Huomaa, että tämä ei vielä sisällä ilmanvastusta, joten tämä ei ole vielä kokonaisajovastus!
Ilmanvastus:
Ajon aikana ajoneuvo kokee vastatuulen aiheuttamaa vastusta. Tätä kutsutaan ilmanvastukseksi. Nopeuden kasvaessa ilmanvastus kasvaa neliöllisesti. Esimerkiksi ajoneuvo kiihtyy yhä vähemmän, kun ajoneuvon nopeus kasvaa.
Maakuntien tiellä ajettaessa polttoaineenkulutuksen ero 60 ja 80 km/h välillä on minimaalinen. Kulutusero 120 ja 140 km/h välillä on paljon suurempi kasvavan ilmanvastuksen vuoksi. Kulutus on usein edullisin noin 90 km/h johtuen ihanteellisesta nopeusalueesta korkeimmalla vaihteella, katso sivua aiheesta ominaiskulutus.
Kaava ilmanvastuksen laskemiseksi näyttää tältä:
Kaavan selitys:
½ = puolikas, joka voidaan kirjoittaa laskimeen muodossa 0,5;
ρ = Rho. Tämä osoittaa ominaismassan. Tässä tapauksessa ilman ominaismassa;
Cw = ilmanvastuskerroin;
A = auton etuosa (tämä määritetään tuulitunnelissa);
V² = ajoneuvon nopeus neliöitynä (eli nopeus x nopeus);
Tätä laskelmaa varten käytämme seuraavia tietoja:
- ρ = 1,28 kg/m³
- Cw = 0,35
- A = 1,8 m²
- V² = 100 km/h = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (metriä sekunnissa, koska se on kiihtyvyys):
Käytämme tunnettuja tietoja Fluchtin kaavan täyttämiseen:
Ilmavastuksen voittamiseksi tarvitaan siis 311,11 N:n voima.
Kokonaisvastus:
Kokonaisajovastus (Frij) on kaikki aiemmin mainitut vastukset laskettu yhteen. Vierintävastus + kaltevuusvastus + ilmanvastus muodostavat yhdessä Frij:
Ajettaessa 5 % rinteessä nopeudella 100 km/h tasaisella nopeudella ilman tuulta (0 BFT) pyöriin vaaditaan 1.309,78 XNUMX Newtonin voima.
Ajovastuksen lisäksi myös vaihteiston hyötysuhteet ja vähennykset ovat tärkeitä, jotta valmistaja voi laskea etukäteen.
Vaihteisto ja välityssuhteet on räätälöity moottorin ominaisuuksien mukaan. Tämä on kuvattu sivulla välityssuhteet.
