Viðfangsefni:
- Akstursmótstöður
- Veltiþol
- Hallaþol
- Loftmótstaða
- Algjör akstursmótstaða
Akstursviðnám:
Við akstur mætir bíllinn ýmsum mótstöðu:
- Veltiþol
- Hallaþol
- Loftmótstaða
Það þarf að yfirstíga þessar mótstöður til að viðhalda hraðanum. Við köllum þann kraft sem þarf til þessa Frij; þetta eru allt akstursmótstöður lagðar saman.
Veltiviðnámið er óháð hraða (veltimótstaðan er nokkurn veginn sú sama á lágum hraða og á miklum hraða), hallamótstaðan á bara við ef halli er (svo á sléttum vegi er hún 0), loftmótstaðan er kl. lágur hraði mjög lágur. Með auknum aksturshraða eykst loftmótstaðan fjórðungslega.
Á þessari síðu eru akstursviðnám reiknuð upp í heildarakstursviðnám (Frij).
Veltiþol:
Veltiviðnám stafar af ýmsum þáttum eins og aflögun hjólbarða, þversniði hjólbarða og gerð vegyfirborðs. Tegund vegyfirborðs hefur með akstursviðnámsstuðul að gera. Því „sléttari“ sem dekkið getur rúllað yfir vegyfirborðið (þ.e. m.a. mæti eins lítilli mótstöðu og mögulegt er), því minni kraftur þarf til að halda hjólinu gangandi og því lægra sem Eldsneytisnotkun mun vera.
Í töflunni hér að neðan sjáum við að veltiviðnámsstuðullinn er lágur (0,010) fyrir þurrt malbik og hár (allt að 0,3) fyrir sand.
Þegar veltiviðnámsstuðullinn og þyngd ökutækisins eru þekkt er hægt að reikna út veltiviðnámið. Eftirfarandi upplýsingar eru þekktar:
- BMW X3 með massa (m) 1700 kg;
- Þyngdarhröðun (g) er: 9,81 m/s^2;
- Núningsstuðull (μ) er: 0,010;
- Lárétt vegyfirborð.
Fyrst margföldum við massa farartækisins með þyngdarhröðun (þyngdarhraða) til að reikna út eðlilegan kraft (Fn):
Við margföldum síðan eðlilega kraftinn með veltiviðnámsstuðlinum til að fá veltiviðnámið:
Hallaþol:
Þegar ökutæki ekur upp brekku er svokölluð hallamótstaða. Aukaafl frá vélinni þarf til að hraða ökutækinu. Þegar ekið er upp á við er enginn kraftur beittur hornrétt á vegyfirborðið. Þannig að við verðum að taka tillit til þessa.
Ökutækið ók 100 metra upp á 5 metra vegalengd (sjá mynd). Það þýðir að hallinn er 5%. Við reiknum út hallahornið við tangana (tan).
reiknaðu tan α:
tan ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (Á reiknivélinni skaltu ýta á shift og svo á tan takkann til að fá brúnku ̄ ¹, og ekki gleyma að setja 5/100 í sviga).
Veltimótstaðan minnkar þegar ökutækið ekur upp brekku. Í formúlu Frols margföldum við hallahornið með eðlilega kraftinum og núningsstuðlinum. Við köllum hornið kósínus (cos) alfa.
Mismunurinn á veltiviðnámi (í þessu dæmi 0,21 N) er venjulega vanrækt.
Við getum reiknað hallakraftinn (F halla) með því að margfalda normalkraftinn (Fn) með hallahorninu. Við köllum hornið sinus (sin) alfa.
Það þarf kraft sem er meira en 832 Newton + veltiviðnámið 166,56 N til að keyra upp brekkuna. Við getum líka sameinað formúlurnar fyrir velti- og hallaþol. Athugið að þetta er ekki enn með loftmótstöðu, þannig að þetta er ekki enn heildar akstursmótstaðan!
Loftmótstaða:
Við akstur finnur ökutækið fyrir mótstöðu vegna mótvinds. Þetta er kallað loftmótstaða. Þegar hraði eykst eykst loftmótstaðan fjórðungslega. Til dæmis mun ökutækið hraða minna og minna eftir því sem hraðinn eykst.
Þegar ekið er á héraðsvegi verður munur á eldsneytisnotkun á milli 60 og 80 km/klst. Munurinn á eyðslu á milli 120 og 140 km/klst er mun meiri vegna aukinnar loftmótstöðu. Eyðslan er oft hagstæðast í kringum 90 km/klst vegna kjörhraðasviðs í hæsta gír, sjá síðu um ákveðin eldsneytisnotkun.
Formúlan til að reikna út loftmótstöðu lítur svona út:
Skýring á formúlunni:
½ = helmingur, sem hægt er að slá inn í reiknivélina sem 0,5;
ρ = Ró. Þetta gefur til kynna sérstaka massa. Í þessu tilviki sérstakur massi lofts;
Cw = loftmótstöðustuðull;
A = framhlið bílsins (þetta er ákvarðað í vindgöngunum);
V² = hraði ökutækisins í öðru veldi (þ.e. hraði x hraði);
Fyrir þennan útreikning notum við eftirfarandi gögn:
- ρ = 1,28 kg/m³
- Cw = 0,35
- A = 1,8 m²
- V² = 100 km/klst = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (metrar á sekúndu í veldi vegna þess að það er hröðun):
Við notum þekkt gögn til að fylla út formúlu Flucht:
Þannig að kraftur upp á 311,11 N þarf til að sigrast á loftmótstöðunni.
Heildarakstursmótstaða:
Heildarakstursviðnám (Frij) er öll áður nefnd viðnám lögð saman. Veltiviðnámið + hallaviðnámið + loftmótstaðan verða saman Frij:
Til að aka í 5% halla á 100 km/klst. á jöfnum hraða þegar enginn vindur er (0 BFT) þarf kraft upp á 1.309,78 Newton við hjólin.
Ekki aðeins akstursviðnámið heldur einnig skilvirkni og minnkun í gírkassanum er mikilvægt fyrir framleiðandann að reikna út fyrirfram.
Gírkassi og skiptingarhlutföll eru sérsniðin að eiginleikum vélarinnar. Þessu er lýst á síðunni gírhlutföll.
