Przedmioty:
- Opory jazdy
- Opory toczenia
- Odporność na zbocze
- Opór powietrza
- Całkowity opór jazdy
Opory jazdy:
Podczas jazdy samochód napotyka różne opory:
- Opory toczenia
- Odporność na zbocze
- Opór powietrza
Aby utrzymać prędkość, należy pokonać te opory. Siłę potrzebną do tego nazywamy Frij; są to wszystkie opory jazdy zsumowane.
Opór toczenia jest niezależny od prędkości (opór toczenia jest w przybliżeniu taki sam przy małych prędkościach, jak i przy dużych prędkościach), opór nachylenia ma zastosowanie tylko wtedy, gdy jest nachylenie (czyli na płaskiej drodze wynosi 0), opór powietrza wynosi niskie prędkości bardzo niskie. Wraz ze wzrostem prędkości jazdy opór powietrza rośnie kwadratowo.
Na tej stronie obliczane są opory jazdy aż do całkowitego oporu jazdy (Frij).
Opory toczenia:
Opór toczenia wynika z różnych czynników, takich jak odkształcenie opony, jej przekrój oraz rodzaj nawierzchni. Rodzaj nawierzchni drogi ma związek ze współczynnikiem oporu jazdy. Im bardziej „płynnie” opona może toczyć się po nawierzchni drogi (tzn. napotykając jak najmniejszy opór), tym mniej siły potrzeba do utrzymania koła w ruchu i im niższa Zużycie paliwa będzie.
W poniższej tabeli widzimy, że współczynnik oporu toczenia jest niski (0,010) dla suchego asfaltu i wysoki (do 0,3) dla piasku.
Znając współczynnik oporu toczenia i masę pojazdu, można obliczyć opór toczenia. Znane są następujące informacje:
- BMW X3 o masie (m) 1700 kg;
- Przyspieszenie grawitacyjne (g) wynosi: 9,81 m/s^2;
- Współczynnik tarcia (μ) wynosi: 0,010;
- Pozioma nawierzchnia drogi.
Najpierw mnożymy masę pojazdu przez przyspieszenie ziemskie (prędkość grawitacji), aby obliczyć siłę normalną (Fn):
Następnie mnożymy siłę normalną przez współczynnik oporu toczenia, aby otrzymać opór toczenia:
Odporność na zbocze:
Gdy pojazd podjeżdża pod wzniesienie, występuje tak zwany opór stoku. Do przyspieszenia pojazdu wymagana jest dodatkowa moc z silnika. Podczas jazdy pod górę nie działa żadna siła prostopadła do nawierzchni drogi. Musimy więc to wziąć pod uwagę.
Pojazd przejechał 100 metrów na dystansie 5 metrów (patrz zdjęcie). Oznacza to, że nachylenie wynosi 5%. Kąt nachylenia obliczamy za pomocą trzpieni (tan).
obliczyć tg α:
tan ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (Na kalkulatorze naciśnij klawisz Shift, a następnie przycisk tan, aby uzyskać opaleniznę ̄ ¹ i nie zapomnij umieścić 5/100 w nawiasach).
Opór toczenia zmniejsza się, gdy pojazd wjeżdża na wzniesienie. We wzorze Frola mnożymy kąt nachylenia przez siłę normalną i współczynnik tarcia. Kąt cosinus (cos) nazywamy alfa.
Zwykle pomija się różnicę w oporze toczenia (w tym przykładzie 0,21 N).
Siłę pochylającą (nachylenie F) możemy obliczyć, mnożąc siłę normalną (Fn) przez kąt nachylenia. Kąt ten nazywamy sinusem (sin) alfa.
Aby wjechać na wzniesienie, potrzeba siły ponad 832 Newtonów + opór toczenia 166,56 N. Możemy także łączyć wzory na opór toczenia i opór nachylenia. Należy pamiętać, że nie obejmuje to jeszcze oporu powietrza, więc nie jest to jeszcze całkowity opór jazdy!
Opór powietrza:
Podczas jazdy pojazd odczuwa opór spowodowany czołowym wiatrem. Nazywa się to oporem powietrza. Wraz ze wzrostem prędkości opór powietrza rośnie kwadratowo. Na przykład pojazd będzie przyspieszał coraz mniej wraz ze wzrostem prędkości.
Podczas jazdy drogą wojewódzką różnica w zużyciu paliwa pomiędzy 60 a 80 km/h będzie minimalna. Różnica w zużyciu paliwa pomiędzy 120 a 140 km/h jest znacznie większa ze względu na rosnący opór powietrza. Zużycie jest często najkorzystniejsze w okolicach 90 km/h ze względu na idealny zakres prędkości na najwyższym biegu, patrz strona o specyficzne zużycie paliwa.
Wzór na obliczenie oporu powietrza wygląda następująco:
Wyjaśnienie wzoru:
½ = połowa, którą można wpisać do kalkulatora jako 0,5;
ρ = Rho. Wskazuje to konkretną masę. W tym przypadku konkretna masa powietrza;
Cw = współczynnik oporu powietrza;
A = powierzchnia czołowa samochodu (jest to ustalane w tunelu aerodynamicznym);
V² = prędkość pojazdu do kwadratu (tj. prędkość x prędkość);
Do tego obliczenia używamy następujących danych:
- ρ = 1,28 kg/mXNUMX
- Cw = 0,35
- A = 1,8 m²
- V² = 100 km/h = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (metry na sekundę do kwadratu, ponieważ jest to przyspieszenie):
Wykorzystujemy znane dane do wypełnienia wzoru Fluchta:
Zatem do pokonania oporu powietrza potrzebna jest siła 311,11 N.
Całkowity opór jazdy:
Całkowity opór napędowy (Frij) to suma wszystkich wcześniej wymienionych oporów. Opór toczenia + opór nachylenia + opór powietrza razem dają Frij:
Do jazdy po wzniesieniu o nachyleniu 5% z prędkością 100 km/h ze stałą prędkością w bezwietrznej pogodzie (0 BFT) na koła potrzebna jest siła 1.309,78 Newtona.
Producent musi obliczyć nie tylko opór jazdy, ale także wydajność i redukcje skrzyni biegów.
Skrzynia biegów i przełożenia są dostosowane do charakterystyki silnika. Jest to opisane na stronie przełożenia.
